ứng dụng gis trong quản lý tài nguyên nước dưới đất ở quận ninh kiều, thành phố cần thơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ
TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ở QUẬN
NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ
\

Sinh viên thực hiện:
VŨ THỊ THU HÀ
Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Văn Phạm Đăng Trí

Cần Thơ, tháng 12/2014

3113790


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ
TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ở QUẬN

NINH KIỀU, THÀNH PHỐ CẦN THƠ
\
Sinh viên thực hiện:
VŨ THỊ THU HÀ

Cán bộ hướng dẫn:
Ts. Văn Phạm Đăng Trí

Cần Thơ, tháng 12/2014

3113790


LỜI CẢM TẠ
Qua suốt thời gian thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp, tôi xin chân thành gửi lời
biết ơn đến:
Thầy TS. Văn Phạm Đăng Trí và thầy Nguyễn Phương Tân đã cung cấp những
kinh nghiệm cũng như những kiến thức chuyên môn và tận tình hướng dẫn, luôn động
viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt đề tài luận văn tốt nghiệp.
Gởi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả cán bộ trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt
những kiến thức quý báu trong suốt quá trình đào tạo đại học để tôi hoàn thành tốt công
việc học tập.
Xin chân thành cảm ơn anh Đinh Duy Lam cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi
trường quận Ninh Kiều đã cung cấp cho tôi những số liệu thực tế và giúp đỡ tôi vượt
qua khó khăn khi thực hiện đề tài.
Sau cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân và tất cả các bạn bè
lớp Quản lý Tài nguyên và Môi trường khóa 37 đã giúp đỡ và động viên tinh thần cho
tôi trong suốt quá trình học tập trên giảng đường đại học và hoàn thành tốt luận văn tốt
nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!

Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường

TÓM LƯỢC
Nghiên cứu được thực hiện tại quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ (TPCT) nhằm
đánh giá hiện trạng khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước dưới đất (NDĐ).
Nghiên cứu này được thực hiện để phân tích xu thế thay đổi chất lượng NDĐ và ứng
dụng GIS trình bày phân bố không gian của các chỉ tiêu nghiên cứu. Số liệu được thu
thập từ các cơ quan chức năng, phỏng vấn trực tiếp hộ gia đình có sử dụng nước và
cán bộ quản lý.
Kết quả nghiên cứu cho thấy ở TPCT có 4 tầng nước đó là Holocen, Pleistocen,
Pliocen và Miocen; động thái mực NDĐ đang suy giảm; tuy nhiên, chất lượng NDĐ (ở
các chỉ tiêu như Clo, độ cứng, tổng coliform và nhu cầu oxy hóa học (COD)) đã thay
đổi nhưng không đáng kể. Khoảng hơn 73 % các hộ dân được phỏng vấn sử dụng
NDĐ cho mục đích sinh hoạt trong gia đình, còn lại sử dụng NDĐ cho các dịch vụ
khác (ví dụ, kinh doanh nhỏ). Các hộ dân hiểu biết về pháp luật có liên quan đến khai
thác, sử dụng và bảo vệ nguồn tài nguyên NDĐ còn hạn chế, 100% người dân được
phỏng vấn đều trả lời là không biết hoặc không quan tâm tới Luật Tài nguyên nước đó
là lý do tại sao có đến 96.67% tỷ lệ người dân không đăng ký khi khoan giếng sử dụng
cho mục đích sinh hoạt. Ngoài ra, công tác quản lý NDĐ tại địa phương chưa đồng bộ
và cập nhật, các dữ liệu liên quan tới NDĐ chưa được tổ chức tốt.

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

i


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
MỤC LỤC

Trang
TÓM LƯỢC................................................................................................................ i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................. v
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................. vi
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ........................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu của đề tài .......................................................................................... 2
1.2.1 Mục tiêu tổng quát .................................................................................... 2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể ......................................................................................... 2
1.3 Nội dụng thực hiện .......................................................................................... 2
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................... 4
2.1 Các nghiên cứu ứng dụng về GIS .................................................................... 4
2.1.1 Nghiên cứu ngoài nước .......................................................................... 4
2.1.2 Nghiên cứu trong nước ........................................................................... 4
2.2 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS) .................................................. 5
2.2.1 Khái niệm về GIS ................................................................................... 5
2.2.2 Các thành phần của GIS ......................................................................... 6
2.2.3 Chức năng của GIS................................................................................. 8
2.2.4 Ứng dụng GIS ........................................................................................ 9
2.3 Sơ lược về phần mềm ArcGIS ....................................................................... 10
2.4 Tổng quan về nước dưới đất .......................................................................... 11
2.4.1 Sự hình thành nước dưới đất ................................................................. 11
2.4.2 Phân loại nước dưới đất ........................................................................ 12
2.4.3 Trữ lượng và các yếu tố ảnh hưởng đến trữ lượng NDĐ ....................... 14
2.4.4 Chất lượng và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng NDĐ ................... 14
2.5 Nước dưới đất ở đồng bằng sông Cửu Long .................................................. 16
2.6 Quản lý tài nguyên NDĐ ............................................................................... 19
2.6.1 Các khái niệm ...................................................................................... 19

2.6.2 Các nguyên tắc cơ bản trong phát triển và quản lý tài nguyên NDĐ ..... 20
2.6.3 Các nội dung chính của công tác quản lý nhà nước về NDĐ ................. 21
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

ii


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
CHƯƠNG 3 ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN............................... 22
3.1 Địa điểm thực hiện ........................................................................................ 22
3.1.1 Vị trí địa lý ........................................................................................... 22
3.1.2 Điều kiện tự nhiên ................................................................................ 23
3.1.3 Tình hình kinh tế - xã hội ..................................................................... 24
3.2 Thời gian thực hiện........................................................................................ 24
3.3 Phương pháp thực hiện .................................................................................. 24
3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu................................................................ 25
3.3.2 Phương pháp xử lí số liệu ..................................................................... 26
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN ................................................................... 28
4.1 Thông tin chung về nước dưới đất ................................................................. 28
4.1.1 Đặc điểm các tầng chứa nước ............................................................... 28
4.1.2 Đánh giá động thái nước dưới đất ......................................................... 31
4.2 Chất lượng nước dưới đất ở quận Ninh Kiều ................................................. 33
4.3 Hiện trạng khai thác và quản lý sử dụng NDĐ ở quận Ninh Kiều .................. 39
4.3.1 Hiện trạng khai thác nước dưới đất ....................................................... 39
4.3.2 Hiện trạng quản lý nước dưới đất ......................................................... 42
4.4 Tập bản đồ về hiện trạng khai thác và sử dụng nước dưới đất ........................ 43
4.4.1 Thiết kế bản đồ chuyên đề, cấu trúc dữ liệu cho các lớp bản đồ ............ 43
4.4.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu......................................................................... 47
4.4.3 Tập bản đồ chuyên đề về hiện trạng khai thác và sử dụng NDĐ ........... 49
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 53

5.1 Kết luận ......................................................................................................... 53
5.2 Kiến nghị ....................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 54
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 56

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

iii


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
BĐKH: Biến đổi khí hậu
TNMT: Tài nguyên và Môi trường
CSDL: Cơ sở dữ liệu
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
ĐHCT: Đại học Cần Thơ
FAO: Tổ chức Lượng thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc
GPS: Global Positioning System
GIS: Hệ thống thông tin địa lý
KV2: Khu vực 2
MT & TNTN: Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên
NDĐ: Nước dưới đất
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
TPCT: Thành phố Cần Thơ
TNHH MTV: Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên
TTNS&VSMTCT: Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh Môi trường Nông thôn
thành phố Cần Thơ

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

iv


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường

DANH SÁCH BẢNG

Bảng

Tựa bảng

Trang

2.1

Chỉ tiêu độ tổng khoáng hóa của nước

15

2.2

So sánh hiện trạng khai thác NDĐ với nhu cầu nước năm 2010

18

4.1

Thành phần hóa học của nước dưới đất tầng Holocen (qh)

28

4.2

Thành phần hóa học của nước dưới đất tầng Pleistocen trên

30

4.3

Thành phần hóa học của nước dưới đất tầng Pleistocen dưới

30

4.4

Diễn biến Clorua trong nước dưới đất

34

4.5

Diễn biến độ cứng trong nước dưới đất

35

4.6

Diễn biến Coliform trong nước dưới đất

36

4.7

Các chỉ tiêu chất lượng NDĐ có giá trị lớn nhất từ năm 2008 -2011

36

4.8

Số lượng và mật độ giếng khai thác NDĐ theo từng địa phương

40

4.9

Số lượng giếng ngừng hoạt động và nguyên nhân hư hỏng

41

4.10

Các đối tượng không gian

47

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

v

Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường

DANH SÁCH HÌNH
Tựa hình

Hình

Trang

2.1

Mô hình dạng vector và raster

8

2.2

Trữ lượng NDĐ ở ĐBSCL

17

2.3

Lượng NDĐ khai thác và còn có thể khai thác ở ĐBSCL

18

3.1

Bản đồ hành chính quận Ninh Kiều

22

3.2

Sơ đồ tiến trình nghiên cứu

25

3.3

Quy trình lập bản đồ chuyên đề

27

4.1

Biểu đồ diễn biến độ mặn trung bình nước dưới đất trong 11 năm

34

4.2

Biểu đồ diễn biến độ cứng trung bình nước dưới đất trong 11 năm

35

4.3

Kết quả khảo sát chất lượng NDĐ trong sinh hoạt 5 năm gần đây

37

4.4

Rạch khu vực phường Thới Bình

38

4.5

Mục đích sử dụng NDĐ của các hộ dân

40

4.6

Cửa sổ ArcMap

43

4.7

Hộp thoại ArcInfo

44

4.8

Các lớp dữ liệu trong ArcMap

44

4.9

Cửa sổ Add Fied

45

4.10

Cửa sổ lớp ranh phường

45

4.11

Hộp thoại Layer Properties

46

4.12

Dữ liệu thuộc tính các phường của quận Nình Kiều

47

4.13

Dữ liệu thuộc tính các giếng khoan sử dụng của hộ gia đình

48

4.14

Dữ liệu thuộc tính vị trí giếng quan trắc chất lượng NDĐ ở quận Ninh Kiều
năm 2013

49

4.15

Dữ liệu thuộc tính vị trí khai thác NDĐ tập trung ở quận Ninh Kiều

49

4.16

Hiện trạng mật độ giếng khoan ở quận Ninh Kiều năm 2010

50

4.17

Vị trí giêng khai thác NDĐ ở quận Ninh Kiều

51

4.18

Chất lượng NDD ở quận Ninh Kiều năm 2012

52

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

vi


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Tài nguyên nước là một trong những tài nguyên quan trọng nhằm phục vụ các
nhu cầu cần thiết của con người. Hiện nay, việc ô nhiễm nguồn nước và thiếu nước
sạch đang là vấn đề được quan tâm. Theo số liệu báo động của Liên hợp quốc, hiện
nay có trên 50 quốc gia trên thế giới đang lâm vào cảnh thiếu nước, đặc biệt nghiêm
trọng ở các vùng châu Phi, vùng Trung Đông, vùng Trung Á và châu Úc và ở cả các
quốc gia phát triển như Mỹ, Pháp, Nhật, Đức và Singapore. Mỗi ngày trên thế giới
cũng có hàng trăm người chết vì những nguyên nhân liên quan đến nước như đói, khát
và dịch bệnh (Lê Anh Tuấn, 2008). Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp
Quốc (FAO) cảnh báo trong 15 năm tới sẽ có gần 2 tỷ người phải sống tại các khu vực
khan hiếm nguồn nước và 2/3 cư dân trên Trái Đất có thể bị thiếu nước.
Nguồn nước mặt ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đang phải đối mặt với
nhiều thách thức, chất lượng nước diễn biến ngày càng xấu đi do nhiều tác động. Theo
Viện khoa học xã hội vùng Nam bộ, nguồn nước mặt tại nhiều tỉnh, thành ở ĐBSCL
hiện ô nhiễm nghiêm trọng do sự phát triển nhanh của các dự án công nghiệp và đô thị
hóa. Kết quả quan trắc cho thấy nồng độ vị khuẩn E.coli tại các sông ngòi, kênh rạch ở

ĐBSCL đã vượt quá mức cho phép 2-5 lần; nồng độ BOD và COD vượt giới hạn cho
phép 1-3 lần; nồng độ ammoniac và một số độc chất (như kim loại nặng) phát sinh từ
hoạt động công nghiệp và nông nghiệp vượt 5-10 lần tiêu chuẩn cho phép (Bộ Tài
nguyên và Môi trường, 2013). Sự phát triển về mô hình và quy mô nuôi trồng thủy sản
ngày càng tạo ra nhiều chất thải làm nguy hại đến nguồn nước mặt. Ngoải ra, quá trình
xâm nhập mặn và lượng bốc hơi cao khiến độ mặn trên các sông tăng cao (Nguyễn
Xuân Hiền, 2012). Vì vậy, việc sử dụng nước dưới đất (NDĐ) được xem là một trong
những giải pháp cho vấn đề nước cấp ở nhiều khu vực, trong đó có thành phố Cần Thơ
(TPCT).
ĐBSCL có khoảng 100.000 giếng với chiều sâu trung bình từ 10 – 300m với
mục đích phục vụ cho sinh hoạt, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và cho cả công
nghiệp. Ước tính tổng lượng NDĐ hiện đang khai thác sử dụng toàn vùng ĐBSCL là
1.000.000 m3/ngày đêm, nhưng hầu hết các địa phương trong vùng đều chưa có quy
hoạch khai thác, sử dụng và bảo vệ NDĐ (Bộ Tài nguyên & Môi trường, 2010). TPCT
nằm ở Nam sông Hậu, thuộc khu vực trung tâm ĐBSCL, là nơi tập trung đông dân số
chính vì vậy nhu cầu sử dụng nước rất cao. Theo khảo sát do Sở Nông nghiệp và Phát
triển Nông thôn Cần Thơ thực hiện (năm 2002) cho thấy 24% dân số Cần Thơ sử dụng
NDĐ để phục vụ cho mục đích sinh hoạt (Vo Thanh Danh, 2008). Số liệu hiện trạng
giếng khoan đang khai thác sử dụng ở TPCT chưa được cập nhật mới kể từ năm 2004
(trên 32.000 giếng khoan, khai thác 700.000 m3/ngày chủ yếu tự khai thác quy mô nhỏ
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

1


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
của hộ gia đình với công suất khoảng 5 m3/ngày; 397 giếng quy mô trung bình công
suất 50 m3/ngày cho các trạm cấp nước tập trung; 31 giếng quy mô vừa có công suất
500 – 1.000 m3/ngày phục vụ cho các hoạt động dịch vụ và các cơ sở sản xuất tại khu
công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp trên địa bàn TPCT). NDĐ của TPCT được bổ cập

rất ít, khi khai thác quá mức có nguy cơ dẫn đến cạn kiệt (Bộ Tài nguyên và Môi
trường, 2013). Thực tế cho thấy, ở Cần Thơ có 4 tầng NDĐ trong đó chỉ có 3 tầng có
khả năng khai thác, đó là các tầng Pleistocen, Pliocen và Miocen, còn tầng Holocen đã
bị ô nhiễm vi sinh (www.baocantho.com.vn). Hiện nay, ngoài hệ thống cấp nước sạch
của các trạm nước tập trung thì các cơ quan, xí nghiệp và một phần người dân cũng tự
khoan giếng để phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. Thế nhưng, việc sử dụng nguồn
tài nguyên này ở TPCT nói chung và quận Ninh Kiều nói riêng vẫn chưa thực sự hiệu
quả và vẫn còn nhiều bất cập, việc quy hoạch và quản lý khai thác sử dụng NDĐ tại
địa phương gặp phải nhiều khó khăn không chỉ trong các văn bản pháp lý mà còn
trong việc truy suất và thống kê số liệu về tình hình, mật độ khai thác cũng như chất
lượng nước. Việc áp dụng khoa học công nghệ vào công tác quản lý NDĐ chưa được
quan tâm và đạt hiệu quả cao. Trong khi các ứng dụng GIS vào công tác quản lý tài
nguyên nói chung và quản lý tài nguyên nước nói riêng ngày càng phát triển với khả
năng xử lý cơ sở dữ liệu lớn và phức tạp, giúp lưu trữ và truy xuất thông tin dễ dàng
hơn, đem lại những cái nhìn tổng quát cho nhà quản lý trong việc quy hoạch. Do đó,
việc thực hiện đề tài: “Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên nước dưới đất ở quận
Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ” là cần thiết nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu cho việc
quản lý, khai thác và sử dụng NDĐ cũng như trong việc quy hoạch ở hiện tại và tương
lai để sử dụng tài nguyên NDĐ ngày một hiệu quả và bền vững hơn.
1.2 Mục tiêu của đề tài
1.2.1 Mục tiêu tổng quát
Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) về NDĐ nhằm nâng cao hiệu quả
quản lý nguồn tài nguyên NDĐ ở quận Ninh Kiều, TPCT.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
i. Đánh giá đặc điểm của các tầng chứa nước và động thái NDĐ ở TPCT;
ii. Phân tích xu thế thay đổi chất lượng NDĐ tại vùng nghiên cứu;
iii. Đánh giá hiện trạng khai thác và sử dụng NDĐ tại vùng nghiên cứu;
iv.Ứng dụng GIS lập bản đồ chuyên đề về hiện trạng khai thác và sử dụng NDĐ.
1.3 Nội dụng thực hiện
Thu thập các dữ liệu gồm có:

- Dữ liệu hình học: Bản đồ hành chính, bản đồ địa chất thủy văn, bản đồ các điểm
khai thác NDĐ, bản đồ các lớp sông ngòi.

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

2


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
- Dữ liệu phi hình học: Thu thập các số liệu về số lượng giếng, công suất và độ
sâu của giếng, hiện trạng khai thác và sử dụng giếng NDĐ, sự phân bố của các giếng
NDĐ; các số liệu về chất lượng và các số liệu thống kê về trữ lượng NDĐ.
Tìm hiểu, đánh giá đặc điểm của các tầng chứa nước và động thái NDĐ ở TPCT;
Đánh giá sự thay đổi chất lượng nước từ năm 2002 đến năm 2012 tại các trạm đo
thuộc quận Ninh Kiều. Sử dụng thông tin các chỉ số ô nhiễm đã có sẵn như: Clo (Cl-),
Độ cứng (CaCO3), Vi sinh (Coliform) làm cơ sở dữ liệu. So sánh với QCVN
09:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm;
Tìm hiểu, phân tích sự thay đổi lượng nước sử dụng, nhu cầu và mục đích sử
dụng NDĐ của người dân vùng nghiên cứu;
Tìm hiểu công tác quản lý NDĐ ở vùng nghiên cứu;
Phỏng vấn các hộ gia đình số liệu về giếng khoan (vị trí giếng, chất lượng nước,
mục đích khai thác) và khảo sát thực tế vùng nghiên cứu kết hợp lấy GPS tại các giếng
khảo sát;
Tiến hành số hóa các dữ liệu đã có sang định dạng ArcGIS có thể đọc được.
Thực hiện chồng lắp các lớp bản đồ, xây dựng bản đồ chuyên đề, cấu trúc dữ liệu cho
các lớp bản đồ từ đó xác định được vị trí cũng như các dữ liệu thuộc tính có liên quan
đến các trạm quan trắc.

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

3


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Các nghiên cứu ứng dụng về GIS
2.1.1 Nghiên cứu ngoài nước
Từ những năm 1970, các thung lũng Tennessee sử dụng kỹ thuật GIS để xử lý
và phân tích dữ liệu trên các lưu vực sông khác nhau, để cung cấp dịch vụ quyết định
cho việc quản lý và lập kế hoạch. Từ đó về sau GIS bắt đầu được sử dụng trong quản
lý thủy văn và tài nguyên nước. Sau những năm 1980 với sự phát triển nhanh chóng
của công nghệ máy tính, GIS, thủy văn và khoa học tài nguyên nước được kết hợp một
cách rộng rãi.
Năm 1977, Gupta et al, đã thành công trong việc thực hiện lưới các công cụ
GIS quản lý dữ liệu, quy hoạch lưu vực sông. Sau đó, một số nước phát triển ở châu
Âu hớp tác phát triển tổ chức hệ thống lập kế hoạch hỗ trợ quyết định
“WATERWARE”, trong đó có các chức năng mô phỏng các quá trình thủy văn, kiểm
soát ô nhiễm nước, quy hoạch tài nguyên nước. Kỹ thuật này hoàn toàn sử dụng GIS,
cơ sở dữ liệu, công nghệ mô phỏng, tối ưu hóa chương trình và đội ngũ chuyên
gia...GIS chủ yếu được sử dụng để lưu trữ các thông tin không gian lưu vực, cung cấp
dữ liệu cho các hệ thống mô phỏng, hiển thị các kết quả của phân tích và mô phỏng.
Trên cơ sở này, Bhuyan et al, hoàn toàn sử dụng GIS và các mô hình ô nhiễm môi
trường không điểm AGNPS trong nông nghiệp được phát triển bởi Bộ Nông nghiệp
Hoa Kỳ và có thể được sử dụng trong quy mô nhỏ vào nguồn nước và đánh giá môi
trường nước.
Bruekner và Tetiwat, 2008 sử dụng GIS để đánh giá tác động môi trường của
các nhà máy xử lý chất thải rắn ở miền Bắc và miền Trung Thái Lan. Tương tự, Anat
và Hudak đánh giá sự ô nhiễm của nước ngầm bởi thuốc trừ sâu ở Kanchanaburi,
Ratchaburi và Supchanbure thuộc miền Trung Thái Lan. Theo nghiên cứu này các yếu

tố nhạy cảm được chỉ ra liên quan đến nồng độ thuốc trừ sâu và thể hiện lên bản đồ
nước ngầm.
Như vậy, việc ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên nước trên thế giới khá
phổ biến và mang lại những kết quả tích cực. Từ cơ sở này ta có thể tiến hành ứng
dụng GIS để quản lý NDĐ tại vùng nghiên cứu để nâng cao hiệu quả của việc quản lý
NDĐ trong bối cảnh nguồn NDĐ đang bị khan hiếm và ô nhiễm như hiện nay.
2.1.2 Nghiên cứu trong nước
Hiện tại, trong nước có một số nghiên cứu về ứng dụng của GIS trong lĩnh vực
quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, phân vùng sinh thái và nhiều ứng dụng khác
như:

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

4


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
GIS và vấn đề quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên theo hướng phát triển bền
vững (Ngô An, 2001): Những ứng dụng của GIS tỏ ra rất hiệu quả và mang lại nhiều
tiện ích bằng việc thể hiện trực quan và cho cái nhìn toàn cảnh về đối tượng quản lý,
giúp nhà quản lý có những đánh giá phù hợp và có chính sách rõ ràng, cụ thể trong
việc quy hoạch phát triển nguồn tài nguyên.
Xây dựng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu khảo sát và phân tích đất vùng
ĐBSCL bằng phần mềm Mapinfo (Trần Thị Thanh Sang, 2003), kết quả nghiên cứu
này là bản đồ đất ĐBSCL được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Nghiên cứu là
nền tảng cho các nghiên cứu phía sau về sử dụng đất đai, đánh giá hiệu quả sử dụng
đất...
Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong quản lý loại đất ngập triều và xâm
nhập mặn phục vụ cho quy hoạch đất đai trên địa bàn tỉnh Hậu Giang (Lê Mỹ Hạnh,
2006), nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu về đất, nước và xâm nhập mặn phục vụ công

tác quy hoạch sử dụng đất đai phù hợp với điều kiện tự nhiên. Nghiên cứu chưa xét
đến các công trình đê, cống vùng ven biển có thể hạn chế được xâm nhập mặn vào sâu
trong nội đồng.
Ứng dụng GIS nâng cao hiệu quả công tác quản lý nhà nước về môi trường tại
địa phương (Đinh Việt Sơn, 2010): Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu nhằm quản lý
thông tin liên quan đến doanh nghiệp, quản lý công tác sau đánh giá tác động môi
trường... từ đó đưa ra được mức độ gây ảnh hưởng lên môi trường của từng đơn vị sản
xuất kinh doanh. Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu giúp nhà quả lý có công cụ quản
lý hiệu quả nhưng nghiên cứu chưa xét đến các hoạt động nông nghiệp, giao thông có
thể gây ảnh hưởng đến chất lượng môi trường khu vực.
Nhìn chung, GIS được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên,
những ứng dụng này vẫn chưa đưa ra được các giải pháp quản lý cụ thể về CSDL liên
quan tài nguyên NDĐ. Vì vậy, ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên NDĐ là cần
thiết để có thể nghiên cứu và triển khai rộng rãi. Từ đó, giúp cho các nhà quản lý sẽ có
được một công cụ quản lý phù hợp và hiệu quả hơn.
2.2 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
2.2.1 Khái niệm về GIS
Từ các cách tiếp cận khác nhau nhiều nhà khoa học đã có những định nghĩa khác nhau
về GIS:
- GIS là một hệ thống thông tin đặc biệt với cơ sở dữ liệu gồm những đối tượng,
những hoạt động hay những sự kiện phân bố trong không gian được biểu diễn như
những điểm, đường, vùng trong hệ thống máy tính. Hệ thống thông tin địa lý xử lý,

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

5


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
truy vấn dữ liệu theo điểm, đường, vùng phục vụ cho những hỏi đáp và phân tích đặc

biệt (Dueker, 1979).
- GIS là tập hợp các công cụ mạnh cho việc sưu tập, lưu trữ, truy cập biến đổi
và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực cho tập hợp mục đích nào đó. GIS
khác với hệ thống đồ họa máy tính đơn thuần. Hệ thống đồ họa máy tính không quan
tâm nhiều đến thuộc tính không đồ họa, là một yếu tố mà thực tế nhìn thấy được có thể
có hoặc không. Trong khi đó, các thuộc tính này rất quan trọng trong phân tích dữ liệu.
Một hệ thống đồ họa tốt là phần cơ bản của GIS nhưng vẫn chưa đủ, nó chỉ là cơ sở tốt
cho phát triển GIS (Nguyễn Thế Thuận, 1999).
- GIS là một kỹ thuật quản lý các thông tin dựa vào máy vi tính được sử dụng
bởi con người vào mục đích lưu trữ, quản lý và xử lý các số liệu địa lý hoặc không
gian nhằm phục vụ cho các mục đích khác nhau (Võ Quang Minh, 2006).
- GIS là một hệ thống phần mềm máy tính được sử dụng trong việc vẽ bản đồ,
phân tích các vật thể hoặc hiện tượng tồn tại trên Trái Đất. GIS tổng hợp các chức
năng chung về quản lý dữ liệu như chức năng hỏi đáp và chức năng phân tích thống
kê, cùng với khả năng thể hiện trực quan và khả năng phân tích các vật thể trong bản
đồ. Sự khác biệt giữa GIS và các hệ thống thông tin khác là khả năng quản lý và khả
năng phân tích dữ liệu không gian rất mạnh (Nguyễn Hiếu Trung và Trương Ngọc
Phương, 2011).
2.2.2 Các thành phần của GIS
Theo Nguyễn Hiếu Trung và Trương Ngọc Phương (2011), một hệ thống được gọi là
GIS khi nó bao gồm các thành phần sau:
- Dữ liệu không gian (Spatial) là biểu diễn hình học của các đối tượng địa lý
liên kết với vị trí trên thế giới thực như hình dáng, vị trí của đặc trưng bề mặt Trái Đất.
Những đối tượng địa lý được tóm lược vào ba cách biểu diễn điểm, đường, vùng;
- Dữ liệu thuộc tính (Attribute Database) mô tả về tính chất và giá trị của đặc
trưng đó;
- Thành phần hiển thị bản đồ (Cartographic Display System) cho phép chọn lọc
dữ liệu trong hệ thống để tạo ra bản đồ mới, sau đó trình bày lên màn hình hoặc đưa ra
máy in, máy vẽ...;
- Thành phần số hóa bản đồ (Map Digitizing System Database) cho phép

chuyển đổi các bản đồ trên giấy sang dạng số;
- Thành phần quản lý dữ liệu (Database Management System) gồm các module
cho phép người dùng nhập số liệu dạng bảng tính, phân tích và xử lý số liệu... và lập
bảng báo cáo kết quả;
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

6


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
- Thành phần xử lý ảnh (Image Processing System) nắn chỉnh ảnh, xóa nhiễu,
lọc ảnh, giải toán ảnh vệ tinh, ảnh máy bay;
- Thành phần phân tích thống kê (Statistical Analysis System) phân tích, tính
toán thống kê, nội suy không gian;
- Thành phần phân tích dữ liệu không gian (Geographic Analysis System)
chồng lắp bản đồ, tạo vùng đệm, tìm vị trí thích nghi, phân loại, phân tích mạng lưới,
tính toán khoảng.
Về phương diện quản lý, GIS bao gồm:
Phần cứng
Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động như máy tính,
máy in, scaner... Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần
cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng.
Phần mềm
Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ,
phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:
+ Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý;
+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS);
+ Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý;
+ Giao diện đồ hoạ người - máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng.
Dữ liệu

Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các dữ liệu
địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được
mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với
các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý
dữ liệu.
Con người
Hiệu suất sử dụng GIS phụ thuộc rất lớn vào khả năng của người quản lý hệ
thống và người lập kế hoạch phát triển ứng dụng GIS trong thực tế. GIS có thể được
thiết kế sử dụng bởi nhiều chuyên gia của các lĩnh vực khác nhau.
Phương pháp
Sự thành công trong các thao tác với GIS phụ thuộc rất nhiều vào việc hoạch
định phương pháp tiến hành công việc (đề cương chi tiết cho một dự án).

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

7


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
2.2.3 Chức năng của GIS
Theo Trần Vĩnh Phước và ctv, 2003, GIS có những chức năng chính sau:
Thu thập dữ liệu: Dữ liệu địa lý là thành phần đắt tiền và tồn tại lâu đời của một
hệ thống thông tin địa lý, vì vậy việc thu thập dữ liệu để đưa vào sử dụng trong hệ
thống là một bước khởi đầu quan trọng. Các nguồn dữ liệu được sử dụng hiện nay
được thu thập chủ yếu từ: số hóa từ bản đồ giấy, các số liệu tọa độ thu được từ các
máy đo đạc, số liệu thống kê, ảnh vệ tinh, hệ thống định vị toàn cầu,...;
Lưu trữ dữ liệu: Các đối tượng không gian địa lý có thể biểu diễn theo mô hình
vector hoặc raster (Hình 2.1). Mô hình vector biểu diễn các đối tượng địa lý trên mặt
đất bằng những điểm, đường, vùng trong mặt phẳng tọa độ Descartes. Mỗi điểm được
xác định bởi cặp tọa độ (x, y), mỗi đường được tuyến tính hóa từng đoạn, biểu diễn

bằng một chuỗi tọa độ (xi, yi), một vùng được xác định bởi một đường khép kín và
được biểu diễn bằng một chuỗi cặp tọa độ (xi, yi) có tọa độ điểm đầu và điểm cuối
trùng nhau. Mô hình raster là mô hình ấn định vị trí của các đối tượng không gian và
các ô lưới hình vuông có kích thước bằng nhau gọi là pixel, được xác định vị trí bằng
tọa độ (x, y) là số thứ tự hàng, cột của pixel;

Hình 2.1 Mô hình dạng vector và raster

Phân tích dữ liệu: Hệ thống thông tin địa lý với những khả năng của máy vi tính
và toán học đã cung cấp nhiều phương tiện để thực hiện những bài toán phân tích theo
không gian và thời gian. Những thuật toán phân tích trên một lớp dữ liệu, phân tích
mạng, phân tích mặt theo không gian, thời gian, chồng xếp nhiều lớp dữ liệu là những
thuật toán hỗ trợ tích cực trong các bài toán quản lý, quy hoạch, kế hoạch của nhiều
lĩnh vực như tài nguyên, môi trường, đất đai,... có nhiều phương pháp phân tích dữ liệu
trong GIS, tùy vào từng mục tiêu và nguồn dữ liêu cụ thể mà ta có thể chọn các
phương pháp phân tích khác nhau: Thao tác phân tích trên một lớp dữ liệu, thao tác
phân tích trên nhiều lớp dữ liệu, mô hình hóa không gian, phân tích mẫu điểm, phân
tích mạng;
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

8


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
Hiển thị dữ liệu: Dữ liệu GIS được hiển thị trên màn hình máy tính hoặc trên
giấy in để cung cấp thông tin cho người dùng. GIS sử dụng hình ảnh, hình vẽ, mô hình
trực quan, chữ viết, biểu đồ, bản đồ, bảng thống kê để trình bày vị trí, thuộc tính và
thời gian của các đối tượng, các hiện tượng, các sự kiện và các kết quả phân tích.
2.2.4 Ứng dụng GIS
Theo Nguyễn Hiếu Trung và Trương Ngọc Phương (2011), GIS được ứng dụng

trong quản lý hệ sinh thái, quản lý môi trường và tài nguyên thiên nhiên và trong đánh
giá tác động biến đổi khí hậu (BĐKH)...
Mô tả điểm: Để giám sát môi trường người ta lấy mẫu và đo đạc tại các điểm
quan trắc. Các đường đồng mức được vẽ để thể hiện số liệu một cách liên tục trong
không gian. Qua đó có thể hiểu được sự phân bố, sự thay đổi và động lực của các chỉ
tiêu đánh giá.
Phân tích, theo dõi ô nhiễm: GIS có thể được sử dụng để theo dõi quá trình lan
truyền ô nhiễm, đánh giá mức độ ô nhiễm, đánh giá mức độ nguy hiểm hay thiệt hại và
xác định vùng ảnh hưởng. Qua đó, cung cấp thông tin hỗ trợ công tác lập chiến lược
giảm nhẹ thiên tai cho người dân và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên của vùng nằm
trong khu vực có nguy cơ bị ảnh hưởng.
Quản lý tài nguyên thiên nhiên: GIS có thể được dùng tạo bản đồ phân bố tài
nguyên, kiểm kê, đánh giá trữ lượng tài nguyên...
Ứng dụng trong đánh giá các ảnh hưởng của BĐKH: GIS được ứng dụng trong
xây dựng các kịch bản BĐKH. Đây là công cụ rất cần thiết và hỗ trợ hiệu quả trong
việc xây dựng các bản đồ phân vùng ảnh hưởng và các bản đồ tác động của BĐKH và
nước biển dâng đến đời sống tự nhiên và xã hội của con người ở các cấp độ không
gian khác nhau.
Trong quản lý tài nguyên nước, GIS có thể hỗ trợ đánh giá mức nước ngầm, mô phỏng
hệ thống sông hồ và nhiều ứng dụng liên quan đến quản lý tài nguyên nước khác.
Những ví dụ dưới đây là một vài ứng dụng của GIS trong lĩnh vực này:
Kiểm soát mức nước ngầm
Duy trì mực nước ngầm thích hợp trong các vùng khai khoáng là một vấn đề
lớn. Trường Đại học Kỹ thuật Aachen, Đức đã sử dụng GIS để kiểm soát mực nước
ngầm cho các vùng khai thác than, tạo các bản đồ mực nước ngầm, kết hợp với các dữ
liệu khác như thổ nhưỡng, địa hình, quy mô khai thác mỏ, công nghệ kỹ thuật được sử
dụng, cung cấp công cụ đắc lực cho các nhà phân tích.
Kiểm soát sự phục hồi mực nước ngầm

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

9


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
Đánh giá sự phục hồi mực nước ngầm là rất khó khăn, nhưng với công nghệ
GIS công việc này trở nên dễ dàng hơn. Umlandverband Frankfurt, Đức, đã dùng GIS
để xây dựng các lớp bản đồ cho mỗi tính toán về sự phục hồi mực nước ngầm. Những
lớp này sau đó được kết hợp lại để tạo nên một bản đồ cuối cùng biểu diễn sự phục hồi
của mỗi vùng.
GIS giúp cho các nhà nghiên cứu dễ dàng tính toán và mô phỏng đồng thời tốc
độ phục hồi mực nước ngầm của các vùng khác nhau.
Phân tích hệ thống sông ngòi
Viện Địa chất ở Zagreb, Croatia, đã sử dụng GIS để phân tích hệ thống sông
cũng như toàn bộ vùng lưu vực sông Drava. Với công nghệ GIS có thể xây dựng mô
phỏng mạng lưới sông ngòi của khu vực cùng các thông số đặc trưng cho mỗi dòng
chảy và phân tích những ảnh hưởng mà chúng có thể chịu tác động.
Quản lý các lưu vực sông
Lưu vực sông là một hệ thống nhạy cảm và phức tạp. Quản lý lưu vực sông đòi
hỏi lưu lượng nước đầy đủ, duy trì sự ổn định của các hệ sinh thái, kiểm soát lũ.
Công ty Quản lý Chất thải và Năng lượng Hạt nhân Thuỵ Điển và Nespak, Pakistan
phối hợp sử dụng GIS hỗ trợ quản lý vùng lưu vực sông Torrent ở Pakistan. GIS được
sử dụng để mô hình hoá sự cân bằng nước, quá trình xói mòn, và kiểm soát lũ cho khu
vực. Hammon, Jensen, Wallen & Associates dùng GIS để kiểm soát vùng lưu vực
sông Santa Lucia Preserve. Mô hình không gian ba chiều được xây dựng nhờ công
nghệ GIS, đã giúp các nhà nghiên cứu tiếp cận chính xác về địa hình và thổ nhưỡng
của khu vực, từ đó xây dựng những quy luật diễn biến quan trọng cho toàn bộ vùng
lưu vực sông.
Kiểm soát các nguồn nước
Tại Mỹ, GIS được dùng để quản lý sự phân bố của các nguồn nước, nhờ đó các

nhà khoa học có thể dễ dàng xác định vị trí các nguồn nước này trong toàn bộ hệ thống
(Nguồn: 4phuong.net).
2.3 Sơ lược về phần mềm ArcGIS
ArcGIS là dòng sản phẩm hỗ trợ trong hệ thống thông tin địa lý của ESRI. Tùy
mức độ đăng ký bản quyền mà ArcGIS sẽ ở dạng ArcView, ArcEditor, ArcInfo. Trong
đó, ArcInfo có chi phí bản quyền lớn nhất và nhiều chức năng nhất. ERSI có những
sản phẩm chủ yếu sau:
- ArcGIS gồm các ứng dụng chính ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox.
- ArcGIS dùng để đưa dữ liệu GIS lên Web
- ArcPad dùng cho các thiết bị Mobile
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

10


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
- ArcSDE dùng làm cầu nối truy xuất vào các hệ quản trị cơ sở dữ liệu
- ArcExplore dùng truy cập nguồn dữ liệu trên Web
- ArcGIS server hỗ trợ các chức năng bên phía server cũng như triển khai các
ứng dụng qua mạng.
ArcView là sản phẩm có giá thành thấp và cũng là sản phẩm cơ bản nhất với
các tính năng đáp ứng việc tạo, quan sát, hiển thị và phân tích dữ liệu GIS hay việc tạo
bản đồ, báo cáo. ArcView được sử dụng phổ biến và rộng rãi vì nó cung cấp cho người
sử dụng các công cụ làm việc với thông tin địa lý, đặc biệt là việc quản trị và cập nhật
dữ liệu trở nên dễ dàng hơn, phù hợp với nhu cầu người sử dụng. ArcEditor và
ArcInfo cũng tương tự như ArcView, tuy nhiên ở mỗi gói sản phẩm thì cấp độ cũng
như các công cụ phân tích nâng cao sẽ được bổ sung và tăng dần từ ArcEditor đến
ArcInfo. ArcInfo là sản phẩm được phát triển đầy đủ nhất với mọi tính năng mà ESRI
cung cấp. Đặc biêt, chỉ trong ArcInfo mới có các công cụ để nhập và xuất các định
dạng dữ liệu khác nhau.

ArcGIS có hệ quản trị CSDL là DB2, Dbase, DS, Foxbase, Infomix, Info,
Ingres, Oracle, RDB, Inernal database. Theo những kết quả từ thực tiễn thì công nghệ
phần mềm ArcGIS là một hệ thống phần mềm GIS khá hoàn chỉnh từ việc thiết kế mô
hình dữ liệu, lưu trữ, phân tích dữ liệu, hiển thị trình bày dữ liệu, đặc biệt là cho phép
phân phối trao đổi dữ liệu (có thể xuất, nhập các định dạng dữ liệu khác nhau, đặc biệt
là định dạng UML). Các chuẩn dữ liệu của ArcGIS cũng phù hợp với các tiêu chuẩn
quốc tế về thông tin địa lý. Vì vậy, việc lựa chọn công nghệ ArcGIS với gói sản phẩm
ArcInfo là đúng đắn và thích hợp (Nguyễn Đức Phương, 2012).
Ngày 9/10/2010, Cục Công nghệ thông tin (CIREN) - Bộ Tài nguyên và Môi
trường phối hợp với Công ty TNHH ESRI Việt Nam (ESRI Việt Nam) tổ chức hội
thảo công bố ArcGIS 10 về Dự án Xây dựng CSDL Quốc gia về Tài nguyên và Môi
trường (TNMT). Hội thảo đã thu hút được sự quan tâm của các đơn vị trong và ngoài
Bộ TNMT, đặc biệt là các đơn vị trực tiếp tham gia xây dựng CSDL thành phần thuộc
Dự án Xây dựng CSDL Quốc gia về TNMT.
Công nghệ ArcGIS đã được đưa vào sử dụng tại Việt Nam khoảng 10 năm,
công nghệ này nhanh chóng trở thành công nghệ GIS mạnh và phù hợp với các công
việc tạo lập, lưu trữ và xử lý dữ liệu liên quan đến GIS. Công nghệ ArcGIS đang được
ứng dụng rộng rãi, hiệu quả tại các đơn vị trực thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường
(Bộ Tài nguyên & Môi trường).
2.4 Tổng quan về nước dưới đất
2.4.1 Sự hình thành nước dưới đất
Trên Trái Đất nước thường xuyên bay hơi, sau đó ngưng tụ thành mây và trở lại
mặt đất dưới dạng mưa, sương, sương mù hoặc tuyết. Một phần nước mưa rơi xuống
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

11


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
ngưng tụ trong đất tạo thành NDĐ. Phần nước này nằm trên quyển đá, tạo thành các

tầng và ngăn cách nhau bằng lớp cách nước. Tầng chứa nước là một thể đất hoặc đá
rời rạc như cuội, sỏi, cát có thể bão hòa và vận chuyển được nước. Tầng cách nước vật
liệu địa chất không vận chuyển được nước hoặc độ thấm của nó rất nhỏ được gọi là
NDĐ trọng lực có hoặc không có dòng chảy.
Ngoài NDĐ có nguồn gốc từ khí quyển còn có loại nước ngầm trầm tích có
nguồn gốc từ biển, nước nguyên sinh có nguồn gốc từ macma, nước thứ sinh có nguồn
gốc biến chất. Trong nham thạch còn có nước màng mao dẫn. Loại nước này thường
liên kết chặt chẽ với nham thạch bằng lực kết dính và dễ di chuyển trong các khe hở
của đất mà không tuân theo sức hút trọng trường. Ngoài ra, trong nham thạch còn có
nước liên kết không tham gia vào thành phần các hợp chất hóa học (Trần Đức Hạ,
2009).
2.4.2 Phân loại nước dưới đất
Phân loại NDĐ theo thành phần hóa học:
Dựa vào hàm lượng của 6 anion và cation chủ yếu chứa trong nước:
- Ba loại nước theo anion: nước cacbonat, nước sunphat, nước clo;
- Ba loại nước theo catinon: nước canxi, nước magie, nước natri.
Trong mỗi một loại lại được chia ra 3 cách phân loại theo tỷ lệ giữa các ion chứa trong
nước.
Dựa vào hàm lượng các chất khoáng trong nước để phân loại:
- Nước nhẹ;
- Nước trung bình;
- Nước nặng.
Phân loại NDĐ theo tính chất lý học:
Cách phân loại này chủ yếu dựa vào chỉ tiêu nhiệt độ của nước để phân loại và
chia thành 3 loại nước sau: nước lạnh có nhiệt độ: t < 200C; nước ấm có nhiệt độ: t =
20 ÷ 370C, nước nóng có nhiệt độ: t > 370C.
Ngoài ra còn dựa vào điều kiện áp lực của NDĐ để phân loại:
- Nước không áp là loại nước có áp suất tại các điểm trên mặt nước bằng áp
suất khí trời;
- Nước có áp là loại nước có áp suất tại tất cả các điểm trong tầng trữ nước đều

cao hơn áp suất khí trời. Có thể nói cách khác là đường áp lực của nước nằm cao hơn
tầng không thấm nằm phía trên của tầng trữ nước. Nếu nước có áp lực cao có khả năng
phun nước lên cao khỏi mặt đất được gọi là nước Artersian.
Phân loại theo sự phân bố của NDĐ trong các tầng địa chất:

SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

12


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
NDĐ tầng nông: là loại nước không áp, nó nằm trên tầng không thấm thứ nhất
(không có tầng không thấm phủ kín bên trên). NDĐ tầng nông thường thay đổi về trữ
lượng cũng như mực nước theo từng thời kỳ trong năm, vì nó chịu ảnh hưởng trực tiếp
của điều kiện khí hậu, thủy văn như lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ bốc hơi mặt
đất,… mực nước của các sông ngòi, hồ ao, đầm trong khu vực. Nguồn cung cấp chủ
yếu là do nước mưa thấm vào đất. Mặt khác, nước mưa cũng tập trung vào sông, ngòi,
ao hồ và lượng nước mặt từ sông, ngòi, ao, hồ lại theo dòng thấm bổ sung trực tiếp cho
nước tầng nông. Vào mùa khô, do bị bốc hơi mặt đất, mực nước ao, hồ hoặc các sông,
suối hạ thấp, một số trường hợp hạ thấp hơn cả tầng nông, khi đó nước ở tầng nông lại
theo dòng thấm bổ sung cho dòng chảy cơ bản của các sông suối. Vì vậy, mực nước
ngầm và trữ lượng nước ở tầng nông đều giảm. Trữ lượng nước ở tầng nông phụ thuộc
và bề dày của tầng trữ nước, thành phần cấp phối hạt của tầng trữ nước.
NDĐ tầng sâu: NDĐ ở tầng sâu nằm ngay phía dưới tầng không thấm thứ nhất,
tầng trữ nước thường nằm kẹp giữa hai tầng không thấm. NDĐ tầng sâu có thể nằm
sâu dưới mặt đất từ vài chục mét tới hàng trăm mét thậm chí hàng nghìn mét. Do nằm
phía dưới tầng không thấm nên nước dưới đất tầng sâu bị ngăn cách không được cung
cấp trực tiếp bởi nước mưa hoặc nước mặt trong vùng. Tuy nhiên, nước mưa và nước
từ dòng chảy mặt vẫn gián tiếp liên quan tới tầng nước này thông qua dòng chảy ngầm
từ nơi khác tới. NDĐ tầng sâu có thể có áp hoặc không có áp:

- Nếu nước cung cấp cho NDĐ tầng sâu ở khu vực được xuất phát từ nơi có cao
trình cao và có áp lực cột nước lớn thì nước tầng sâu thường có áp.
- Ngược lại, nếu nước không chứa đầy tầng trữ nước và mực nước trong tầng
trữ nước thấp hơn tầng không thấm phía trên thì ta có nước ngầm tầng sâu không áp.
NDĐ trong khe nứt: đây là nước chứa trong các khe nứt của nham thạch.
Những khe nứt này được tạo ra do quá trình kiến tạo địa chất hoặc do động đất, núi
lửa… làm cho các tầng nham thạch bị đứt gãy hoặc nứt nẻ. Nước trong khe nứt có thể
được hình thành cùng với sự hình thành của các khe nứt hoặc được cung cấp từ nguồn
nước mưa, nguồn nước ở các ao, hồ, sông, suối thông qua dòng thấm vào các khe nứt.
Nước trong các hang động: Các hang động xuất hiện do sự xâm thực của nước
vào nham thạch. Nước từ các nguồn nước mặt, nước mạch hoặc nước từ các nơi khác
tập trung về các hang động thành các dòng chảy ngầm hoặc tạo thành các hồ chứa
nước nằm sâu trong lòng đất. Nước trong hang động thường xuất hiện ở vùng núi đá
vôi, bạch vân, thạch cao, muối mỏ… Trữ lượng nước trong hang động tùy thuộc vào
khả năng tập trung nước, kích thước của các hang động và phụ thuộc vào các nguồn
nước cung cấp vào các hang động, sự lưu thông giữa nguồn nước đó với các hang
động khác. Nước trong hang động có thể ở dạng có áp hoặc không áp, thông thường
nước thường có độ khoáng hóa cao.
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

13


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
2.4.3 Trữ lượng và các yếu tố ảnh hưởng đến trữ lượng NDĐ
Các khái niệm:
- Trữ lượng tĩnh: lượng nước có thường xuyên trong các tầng chứa nước.
- Trữ lượng động: lượng nước chảy qua tiết diện dòng thấm trong 1 đơn vị thời
gian hay lượng nước cung cấp hằng năm của tầng chứa nước. Ngoài ra, để cho NDĐ
có thể lưu thông được ngoài nguồn bổ sung còn cần có lối thoát. Nước thoát đi thường

chậm hơn so với nguồn bổ sung, lượng nước thoát đi không kịp sẽ làm nâng cao mực
nước của tầng chứa nước. Ngược lại, khi nguồn bổ sung ngừng, quá trình thoát nước
sẽ làm cho mực nước của tầng chứa nước thấp dần xuống. Do đó, lượng nước lưu
thông trong tầng chứa nước luôn luôn thay đổi theo thời gian.
- Trữ lượng khai thác: lượng nước có thể khai thác được với điều kiện kỹ thuật
hiện tại cho phép, giá thành cho phép, chất lượng nước đảm bảo yêu cầu trong suốt
thời gian dùng nước, đồng thời không làm hỏng chất lượng và làm cạn kiệt tầng chứa
nước, không gây ra những tác hại xấu đến môi trường.
Các yếu tố ảnh hưởng đến trữ lượng NDĐ:
Khối lượng nước cũng như mực NDĐ phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện cung
cấp nước. Nguồn nước cung cấp này chủ yếu là do mưa, tuyết và băng tan… thấm
xuống. Hơi nước của khí quyển cũng cung cấp một phần cho quá trình ngưng tụ NDĐ,
đặc biệt trong vùng khí hậu lạnh. Nhưng quá trình bốc hơi lại làm giảm khối lượng và
mực NDĐ, trong đó nhiệt độ đóng vai trò không nhỏ.
Nước sông ngòi, nhất là ở vùng hạ lưu và nước đầm hồ… cũng có thể thẩm
thấu tăng cường cho NDĐ.
Vai trò của địa chất thủy văn có tác dụng nhất định tới quá trình hình thành và
tồn tại của NDĐ. Chẳng hạn như chiều dày của đới không khí càng lớn tức là mực
nước ngầm càng sâu thì lượng nước ngầm được cung cấp sẽ giảm đi. Ngoài ra, bề mặt
đệm, địa hình, thổ nhưỡng cũng có ảnh hưởng nhất định đến NDĐ.
Con người là nhân tố có vai trò ảnh hưởng to lớn đến trữ lượng NDĐ. Tác động
của con người có thể là gián tiếp thông qua việc trồng, phá rừng, xây dựng các hồ chứa
nhân tạo, đào kênh, xẻ mương,… và tác động trực tiếp là khoan giếng lấy NDĐ để ăn
uống, sinh hoạt và sản xuất, đặc biệt là những vùng tập trung nhiều dân cư hay những
thành phố lớn (Hoàng Ngọc Oanh và Nguyễn Văn Âu, 2000).
2.4.4 Chất lượng và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng NDĐ
Chất lượng nước:
Chất lượng NDĐ có tầm quan trọng lớn trong việc lựa chọn thích hợp cho các
mục đích sử dụng khác nhau (sinh hoạt của cộng đồng, tưới cây, công nghiệp, làm
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

14


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
mát, sưởi, sản xuất điện…). Chất lượng NDĐ là kết quả của tất cả các quá trình và
phản ứng đã tác động vào nước từ khi nó ngưng tụ trong khí quyển đến lúc nó thoát ra
qua các điểm lộ thiên hoặc giếng khoan. Thành phần hóa học của nước cũng là một chỉ
thị nguồn gốc và lịch sử của nó, của các vật liệu dưới đất mà nước đã tiếp xúc và của
nhiệt độ ở sâu dưới lòng đất. Để đánh giá chất lượng NDĐ ở các tầng chứa nước người
ta thường đánh giá các yếu tố cơ bản sau:
- Độ tổng khoáng hóa (M): của nước là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá và
phân loại NDĐ vì khi độ tổng khoáng hóa của nước thay đổi thì thành phần hóa học
của nước cũng thay đổi theo. Tùy vào tổng độ khoáng hóa của NDĐ mà có thể phân
chia như bảng sau:
Bảng 2.1 Chỉ tiêu độ tổng khoáng hóa của nước
Tổng độ khoáng hóa
(M) mg/L

Phân loại nước

Khả năng sử dụng

<1.000

Nước nhạt

- Thích hợp với mọi mục đích: ăn uống, tưới
tiêu, chăn nuôi gia súc, công nghiệp

1.000 – 1.500

Nước khoáng hóa cao

- Dùng hạn chế trong ăn uống và tưới cây trồng
- Chăn nuôi gia súc các loại

1.500 – 3.000

Nước lợ

- Chăn nuôi các loại gia súc
- Dùng hạn chế trong tưới cây

>3.000

Nước mặn

- Không dùng được các mục đích cung cấp
nước sinh hoạt
- Dùng để nuôi thủy sản, nước uống cho gia súc
có sừng

Nguồn: Ngô Xuân Trường et all, 2004

- Độ pH: có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chất lượng NDĐ đối với
nhiều mục đích sử dụng khác nhau vì nhiều phản ứng hóa học phụ thuộc vào độ pH
của nước. Dựa vào độ pH phân ra các nhóm nước khác nhau:
+ Nước axit mạnh có độ pH < 3;
+ Nước axit có độ pH = 3 ÷ 5;

+ Nước axit yếu có độ pH = 5 ÷ 6,5;
+ Nước trung tính có độ pH = 6,5 ÷ 7,5;
+ Nước kiềm yếu đến kiềm có độ pH = 7,5 ÷ 8,5;
+ Nước kiềm mạnh có độ pH >8,5.
- Độ cứng: của nước là một trong các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
nước với nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Độ cứng của nước dù rất nhỏ hay rất lớn
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

15


Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý môi trường
đều có hại cho sức khỏe con người. Khi độ cứng của nước càng cao thì giá trị sử dụng
nước đó càng giảm đi. Người ta phân ra các loại nước như sau:
+ Nước mềm: độ cứng <50 mg CacO3/L;
+ Nước cứng trung bình: độ cứng từ 150-300 mg CaCO3/L;
+ Nước cứng: độ cứng >300 mg CaCO3/L.
- Các hợp chất của Nitơ: thường gặp trong nước ở các dạng ion là NO3-, NO2-,
NH4+. Các hợp chất của Nito có mặt trong nước sẽ đánh dấu sự nhiễm bẩn của nước
như trong nước có chứa NO3-, NO2- với hàm lượng cao sẽ không thể dùng cho ăn uống
và sinh hoạt.
Trên đây là các chỉ tiêu quan trọng cho việc đánh giá chất lượng NDĐ. Ngoài ra, các
chỉ tiêu khác như các vi nguyên tố, vi sinh vật… cũng ảnh hưởng đến sức khỏe con
người và cần được đánh giá.
Các yếu tố ảnh hưởng:
NDĐ là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân
cư trên thế giới. Do vậy, ô nhiễm NDĐ có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi
trường sống của con người.
NDĐ ô nhiễm là NDĐ có nồng đồ chất tan, chất không tan, vi sinh vật, màu sắc
và mùi vượt quá quy định an toàn dùng để uống hoặc cho mục đích công, nông nghiệp

khác nhau trong hoạt động sống của con người. Gần đây, ô nhiễm NDĐ ngày càng trở
nên trầm trọng. Các nhân tố gây ô nhiễm và suy thoái NDĐ như nhiễm mặn, nhiễm
phèn, hàm lượng Fe, Mn và một số kim loại khác. Ngoài ra, NDĐ có thể bị ô nhiễm
bởi nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.
Việc đổ rác thành đống ở các nơi tạo điều kiện cho nước mưa làm tăng lượng
nước rác gom thành dòng nước ô nhiễm chảy vào sông và thấm xuống NDĐ.
Ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thoái NDĐ đang phổ biến ở các khu vực
đô thị và các thành phố lớn ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Để hạn chế tác động ô
nhiễm và suy thoái NDĐ cần phải tiến hành các biện pháp đồng bộ và thống nhất giữa
các địa phương.
2.5 Nước dưới đất ở ĐBSCL
Đồng bằng sông Cửu Long có chín tầng chứa nước trong các trầm tích lổ hổng.
Các tầng chứa nước Miocen giữa trên (n12-3) và tầng chứa nước trong đá gốc chưa
được nghiên cứu do vậy chưa có đủ thông tính để đánh giá. Bảy tầng chứa nước còn
lại bao gồm: Holocen (qh), Pleistocen trên (qp3), Pleistocen giữa - trên (qp2-3),
Pleistocen dưới (qp1), Pliocen giữa (n22), Pliocen dưới (n21) và Miocen trên (n13) (Liên
đoàn Điều tra và Quy hoạch Tài nguyên nước Miền Nam, 2013).
SVTH: Vũ Thị Thu Hà QLMT K37

16