Xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước sông lam, nghệ an

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN QUANG VINH

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG
CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG LAM, NGHỆ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN QUANG VINH

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG
CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG LAM, NGHỆ AN
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60. 44. 03. 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS VÕ CHÍ MỸ
TS. ĐỖ HỮU TUẤN

Hà Nội – Năm 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực
sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển,
nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS
Võ Chí Mỹ và TS. Đỗ Hữu Tuấn.
Các số liệu, mô hình toán và những kết quả trong luận văn là trung thực.
Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên.
Nguyễn Quang Vinh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................... 9
1.Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu. ..................................................................................... 9
2. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài ........................................................................................ 10
3. Địa điểm, đối tượng và nội dung nghiên cứu................... Error! Bookmark not defined.
5. Cấu trúc của luận văn ........................................................ Error! Bookmark not defined.
6. Lời cảm ơn ......................................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................... Error! Bookmark not defined.
1.1. Tổng quan sự phát triển kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu ... Error! Bookmark not
defined.
1.2. Bản đồ môi trường:......................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3. Tổng quan về chỉ số môi trường .................................... Error! Bookmark not defined.
1.4. Tổng quan về GIS........................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... Error! Bookmark not defined.
2.1. Ứng dụng GIS:................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2. Quy trình thành lập bản đồ môi trường ........................ Error! Bookmark not defined.

2.3. Phương pháp xây dựng chỉ số WQI (Water Quality Index) ....... Error! Bookmark not
defined.
2.4. Phương pháp thực nghiệm xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Lam
................................................................................................. Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................... Error! Bookmark not defined.
3.1. Cơ sở dữ liệu và hiện trạng môi trường khu vực sông Lam ....... Error! Bookmark not
defined.
3.2. Kết quả xây dựng bản đồ chất lượng nước sông Lam: Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN........................................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 11


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Sông Lam, Nghệ An...............................................Error! Bookmark not defined.
Hình 2. Mô hình tháp dữ liệu ..............................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3. Mô hình tổ chức dữ liệu CSDL GIS môi trường Error! Bookmark not defined.
Hình 4. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ..........................Error! Bookmark not defined.
Hình 5. Quy trình thành lập bản đồ môi trường.................Error! Bookmark not defined.
Hình 6. Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ môi trườngError! Bookmark not
defined.
Hình 7. Mô hình thực nghiệm xây dựng bản đồ phân vùng nước sông Lam ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 8. Tạo PersonalGeodatabase ......................................Error! Bookmark not defined.
Hình 9 : Mô tả tổ chức dữ liệu nền địa hình Sông Lam – Nghệ AnError! Bookmark not
defined.
Hình 10. Chọn lớp cần chạy sửa lỗi....................................Error! Bookmark not defined.
Hình 11.Sửa lỗi Topology được thực hiện trong Arcmap Error! Bookmark not defined.
Hình 12. Bảng thuộc tính của lớp khu chức năng..............Error! Bookmark not defined.
Hình 13. Bảng thuộc tính của lớp Điểm Dân Cư...............Error! Bookmark not defined.
Hình 14. Bảng thuộc tính của lớp sông suối ......................Error! Bookmark not defined.

Hình 15. Bảng dữ liệu môi trường nước mặt .....................Error! Bookmark not defined.
Hình 16. Bảng thuộc tính của lớp quan trắc dạng điểm ....Error! Bookmark not defined.
Hình 17. Hộp thoại Table, nhập dữ liệu thuộc tính............Error! Bookmark not defined.
Hình 18. Hộp thoại phương pháp nội suy Spline...............Error! Bookmark not defined.
Hình 19. Hộp thoại công cụ Mask ......................................Error! Bookmark not defined.
Hình 20. Diễn biến hàm lượng DO tại các điểm quan trắc Sông LamError! Bookmark
not defined.
Hình 21. Diễn biến hàm lượng COD tại các điểm quan trắc Sông LamError! Bookmark
not defined.


Hình 22. Diễn biến hàm lượng BOD5 tại các điểm quan trắc Sông Lam ............... Error!
Bookmark not defined.
Hình 23. Diễn biến hàm lượng TSS tại các điểm quan Sông LamError! Bookmark not
defined.
Hình 24. Diễn biến hàm lượng các hợp chất N-NH4+ tại các điểm quan trắc Sông Lam
...............................................................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 25. Diễn biến hàm lượng Coliform tại các điểm quan trắc Sông Lam ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 26. Biểu đồ các thông số DO, BOD, COD, SS tại các điểm quan trắc 2012 ... Error!
Bookmark not defined.
Hình 27. Biểu đồ các thông số DO, BOD, COD, SS tại các điểm quan trắc 2013 ... Error!
Bookmark not defined.
Hình 28. Giá trị chỉ số WQI tại các điểm lấy mẫu .............................................................. 65
Hình 29. Tỉ lệ giá trị WQI thuộc các mức phân loại chất lượng nước ............................... 65
Hình 30. Sơ đồ chất lượng nước sông Lam – Nghệ An 2012Error!
Bookmark
not
defined.
Hình 31. Sơ đồ chất lượng nước sông Lam – Nghệ An năm 2013Error! Bookmark not

defined.
Hình 32. Sơ đồ so sánh chất lượng nước tại các điểm trên sông LamError!

Bookmark

not defined.
Hình 33. Kết quả chạy nội suy năm 2012 ..........................Error! Bookmark not defined.
Hình 34. Kết quả chạy nội suy năm 2013 ..........................Error! Bookmark not defined.
Hình 35. Sơ đồ phân vùng nước sông Lam đoạn qua Anh SơnError! Bookmark not
defined.
Hình 36. Sơ đồ phân vùng nước sông Lam đoạn Hưng Nguyên – Cửa Hội............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 37. Nhà máy xi măng Anh Sơn trong quá trình hoạt độngError!

Bookmark

not

defined.
Hình 38. Một trong những bãi tập kết rác của các xã ven sông .......................................... 72
Hình 39. Rác thải sau một buổi chợ tại cảng cá Cửa Hội.................................................... 72


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Các công thức tập hợp tính WQI [2, 3, 5, 7, 9] ....Error! Bookmark not defined.
Bảng 2. Bảng quy định các giá trị qi, BPi ..........................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòaError! Bookmark not
defined.
Bảng 4. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pHError! Bookmark not

defined.
Bảng 5. Phân loại ô nhiễm nguồn nước mặt ......................Error! Bookmark not defined.


Bảng 6. Thiết bị quan trắc và phương pháp phân tích môi trường nướcError! Bookmark
not defined.
Bảng 7. Vị trí quan trắc đưa vào tính toán..........................Error! Bookmark not defined.
Bảng 8. Thông tin về hoạt động lấy mẫu............................Error! Bookmark not defined.
Bảng 9. Tổng hợp kết quả phân tích các mẫu nước mặt dọc tuyến sông Lam .......... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 10. Tổng hợp kết quả phân tích các mẫu nước mặt dọc tuyến sông Lam ........ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 11. Giá trị i của các thông số .....................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 12. Giá trị qi của các thông số ...................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 13. Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước sông LamError! Bookmark
not defined.
Bảng 14. Kết quả tính toán chỉ số WQI và mức đánh giá chất lượng nước sông Lam 2012
và 2013..................................................................................Error! Bookmark not defined.

KÝ HIỆU VIẾT TẮT
ĐMC - Đánh giá môi trường chiến lược


ĐTM - Đánh giá tác động môi trường
NSF - National Sanitation Foundation (Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ)
WQI - Water Quality Index - Chỉ số chất lượng nước
CSDL – Cơ sở dữ liệu


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.
Trong những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm, suy thoái và tai biến môi trường
toàn cầu đang có những biến đổi theo chiều hướng ngày càng tăng. Các quốc gia,
các tổ chức quốc tế đã và đang có những ưu tiên, phối hợp hành động, cùng hợp tác
giải quyết các vấn đề môi trường bức xúc đặt ra. Nhu cầu công nghiệp hóa, hiện đại
hóa đất nước, sự phát triển kinh tế - xã hội mạnh mẽ đã gây những tác động nghiêm
trọng tới các thành phần tài nguyên và môi trường mà đối tượng chịu ảnh hưởng rõ
nét nhất, nhạy cảm nhất là các nguồn nước. Nhiều vấn đề môi trường cấp bách đã
và đang diễn ra rất phức tạp ở quy mô địa phương cũng như trên hầu hết các lưu
vực sông như: Diện tích rừng tự nhiên bị thu hẹp, đa dạng sinh học bị giảm sút, tài
nguyên nước bị ô nhiễm nặng nề... Cùng với tính chất cực đoan của quá trình biến
đổi khí hậu, các hiện tượng tai biến môi trường như bão tố, lũ lụt cũng xảy ra
thường xuyên, mà các vùng hạ lưu sông là khu vực nhạy cảm bị tác động mạnh mẽ
nhất. Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố lớn là rất
nặng nề. Hệ thống chính sách, văn bản pháp quy liên quan đến bảo vệ môi trường
lưu vực sông cũng thiếu và chưa đồng bộ, nguồn kinh phí đảm bảo cho các hoạt
động bảo vệ môi trường lưu vực sông cũng chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế;
chưa có hệ thống dữ liệu - thông tin phục vụ quản lý môi trường lưu vực sông. Với
thực trạng này, để đảm bảo tốt cũng tác quản lý môi trường lưu vực sông, trước tiên
cần phải xác định cách tiếp cận đúng nhằm đảm bảo hài hòa mục tiêu phát triển
kinh tế với bảo vệ môi trường lưu vực sông.
Sông Lam là một trong các dòng sông lớn của Việt Nam bắt nguồn từ
Xiengkhoang, Lào chảy qua địa phận tỉnh Nghệ An và đổ ra biển Đông tại Cửa Hội.
Sông Lam chính là ranh giới giữa 2 tỉnh Nghệ An – Hà Tĩnh, chảy qua huyện Hưng
Nguyên, thành phố Vinh, xã Nghi Lộc rồi đổ ra biển. Hạ nguồn sông Lam đang và
sẽ chịu tác động mạnh của sự phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa khi thành
phố Vinh đang trong quá trình phát triển lên thành trung tâm kinh tế, văn hóa vùng

10

Bắc Trung Bộ kéo theo sự phát triển của các khu vực xung quanh với mật độ dân số
phát triển mạnh chạy ven sông Lam. Dự án con đường du lịch ven sông Lam cùng
với nhà máy đóng tàu và các khu công nghiệp ven sông Lam sẽ ảnh hưởng không ít
đến môi trường nước của con sông này. Rút ra bài học từ các con sông chảy qua các
thành phố lớn đông dân cư và các khu công nghiệp như Sông Nhuệ, sông Thị Vải…
đang bị ô nhiễm nặng nề, ngay từ đầu sẽ phải chú trọng đến việc nghiên cứu đánh
giá hiện trạng, dự báo xu thế diễn biến môi trường chất lượng nước sông Lam nhằm
nâng cao năng lực quản lý môi trường sông Lam là vấn đề bức xúc, có ý nghĩa khoa
học và thực tiễn to lớn.
Hiện nay việc thành lập các bản đồ môi trường lưu trữ và hiển thị các dữ liệu
môi trường hỗ trợ mạnh mẽ cho công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên, phản ánh
sự thay đổi của môi trường dưới tác động của các hoạt động phát triển kinh tế - xã
hội của con người. Đồng thời chỉ số chất lượng nước (WQI) và phân vùng chất
lượng nước là công cụ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mục
đích quy hoạch sử dụng hợp lý nguồn nước mặt và xây dựng định hướng kiểm soát
ô nhiễm, bảo vệ môi trường nước. Để quản lý môi trường khu vực sông Lam có
hiệu quả cần phải có một cơ sở dữ liệu đầy đủ, chính xác, với khả năng cập nhật kịp
thời và nhanh chóng sự biến động chất lượng môi trường nước trong khu vực. Đề
tài luận văn thạc sỹ "Xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Lam, tỉnh
Nghệ An" được lựa chọn là xuất phát từ nhu cầu thực tế và có tính thực tiễn, vì sự
phát triển bền vững của khu vực Sông Lam nói riêng và của tỉnh Nghệ An nói
chung.
2. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài
Mục tiêu của đề tài :
Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu thành lập bản đồ môi trường; tính toán
chỉ số chất lượng nước WQI nhằm phục vụ quản lý môi trường. Từ đó hướng tới
thành lập được phương pháp để xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước khu
vực sông Lam dựa trên chỉ số WQI.
Để hoàn thành được mục tiêu đó, đề tài tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau:

11


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2007), Thông tư số 10/2007/TT-BTNMT ngày
22/10/2007 về việc hướng dẫn bảo đảm chất lượng và kiểm soát chất
lượng trong hoạt động quan trắc môi trường, Hà Nội.
2. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), Thông tư số 10/2009/TT-BTNMT quy
định về Bộ chỉ thị môi trường quốc gia đối với môi trường không khí, nước
mặt lục địa, nước biển ven bờ, Hà Nội.
3. Phạm Ngọc Hồ (2004), Cơ sở khoa học và phương pháp luận xây dựng bản đồ
hiện trạng môi trường, Tuyển tập công trình khoa học của Hội nghị khoa
học ngành khoa học, công nghệ và môi trường, Trường Đại học Khoa học
Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Nguyễn Văn Hợp, Thủy Châu Tờ, Nguyễn Hữu Nam (2004), “Đánh giá chất
lượng nước sông Hương dựa vào chỉ số chất lượng nước (WQI)”, Tạp chí
Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, tr 23 -32.
5. Tôn Thất Lãng và ctv (2009), Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS kết hợp với mô hình
toán và chỉ số chất lượng nước để phục vụ công tác quản lý và kiểm soát
chất lượng nước hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai, Sở Khoa học và Công
nghệ TP. Hồ Chí Minh, tr 04 – 06.
6. Tôn Thất Lãng và ctv (2008), Nghiên cứu chỉ số chất lượng nước để đánh giá
và phân vùng chất lượng nước sông Hậu, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp
cơ sở, tr 03 – 07.
7. Võ Chí Mỹ (2012), Thành lập và sử dụng bản đồ trong lĩnh vực môi trường,
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, tr 2-8, 10-18.
8. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nghệ An (2012), Báo cáo hiện trạng môi
trường 5 năm tỉnh Nghệ An, Nghệ An.

9. Trung Tâm Quan Trắc và Kỹ Thuật Môi Trường Nghệ An (2013), Kết quả
quan trắc và phân tích môi trường Tỉnh Nghệ An từ 2009 đến 2013, Nghệ
An.

12


10. Tổng cục môi trường (2011), Quyết định số 879/QĐ-TCMT về việc ban hành
sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước, Hà Nội.
11. Tổng cục Môi trường (2008), QCVN 08 : 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia về chất lượng nước mặt, Hệ thống Quy chuẩn (Tiêu chuẩn) kỹ
thuật Quốc gia về môi trường, Hà Nội.
12. Tổng cục môi trường (2010), Phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước
WQI, Trung tâm Quan trắc môi trường, Hà Nội, tr 4-5.
Tài liệu tiếng Anh
13. Bhargava D.S (1983), “Use of WQI for River Classificaton and Zoning of
the Gange River”, Environment Pollution (Serie B), No. 6, Page 51 – 67.
14. Couillard D. (1985), “Analysis of WQI”, Journal of Environmental
Management, Canada.
15. Department of Environment, New Foundlands (1994), WQI Applied to the
Exploits River Watershed, Canada.
16. Government of British Columbia, Ministry of Environment, Environmental
Protection Division (2001), The British Columbia Water Quality Index,
Canada.
17. King Country (2007), Water Quality Index for Streams and River, United
States of America.
18. NSF Consumer Information (2004), Water Quality Index, United States of
America.
19. Http://vi.wikipedia.org/wiki/Sông_Lam.

13