Ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát diện tích và tình trạng phú dưỡng các hồ nội thành Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA CHẤT

Nguyễn Thiên Phương Thảo

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM TRONG GIÁM
SÁT DIỆN TÍCH VÀ TÌNH TRẠNG PHÚ DƯỠNG CÁC
HỒ NỘI THÀNH HÀ NỘI

Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy
Ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường
(Chương trình đào tạo chuẩn)

Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thu Ha

Ha Nội - 2016


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, sinh viên xin cảm ơn TS.Nguyễn Thị
Thu Hà, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo phương hướng và giúp sinh viên
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Sinh viên cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các cán bộ trong Bộ
môn Địa chất môi trường, khoa Địa chất cùng các anh chị trong Trung tâm quan
trắc Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm động lực học Thủy khí Môi trường đã
giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu và
thực tập tốt nghiệp tại Khoa, Trung tâm.
Cuối cùng, sinh viên xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn ở bên động viên,
quan tâm, đồng thời đóng góp những ý kiến quý báu trong thời gian thực hiện khóa
luận.

Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thiên Phương Thảo


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..............................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỒ NỘI THÀNH HÀ NỘI........................4
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU..............................................................4
1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CÁC HỒ.........5
1.2.1. Điều kiện tự nhiên..................................................................................5
1.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.......................................................................8
1.3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CÁC HỒ............................................12
CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................16
2.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU.....................................................................................16
2.1.1. Ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu môi trường nước...........16
2.1.2. Tổng quan về các công trình nghiên cứu về các hồ Ha Nội...............19
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................20
2.2.1. Phương pháp khảo sát thực địa...........................................................20
2.2.2. Phương pháp phân tích mẫu nước......................................................23
2.2.3. Phương pháp phân tích ảnh vệ tinh....................................................24
2.2.4. Phương pháp bản đồ va tính toán biến động......................................27
2.2.5. Phương pháp đánh giá tình trạng phú dưỡng....................................27
2.2.6. Phương pháp đánh giá độ chính xác...................................................27
CHƯƠNG 3. BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ NHANH ĐỘ PHÚ
DƯỠNG CÁC HỒ NỘI THÀNH HÀ NỘI SỬ DỤNG ẢNH LANDSAT...........29
3.1. BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH CÁC HỒ THEO NĂM..........................................29
3.2.SƠ ĐỒ PHÂN BỐ CHLOROPHYLL-A THEO KHÔNG GIAN VÀ THỜI
GIAN TRONG NƯỚC CÁC HỒ................................................................................34

3.2.1. Phương trình tính toán nồng độ chlorophyll-a trong các hồ Ha Nội. 34
3.2.2. Phân bố chlorophyll-a một số hồ có diện tích lớn ở nội thanh Ha Nội
năm 2015..........................................................................................................36
3.3. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MỨC ĐỘ PHÚ DƯỠNG CÁC HỒ HÀ NỘI...40
CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIÁM SÁT DIỆN TÍCH VÀ TÌNH
TRẠNG PHÚ DƯỠNG CÁC HỒ HÀ NỘI SỬ DỤNG DỮ LIỆU ẢNH VỆ
TINH...................................................................................................................................43
4.1. GIÁM SÁT VỀ DIỆN TÍCH MẶT NƯỚC CÁC HỒ......................................43
4.2. GIÁM SÁT VỀ TÌNH TRẠNG PHÚ DƯỠNG Ở CÁC HỒ...........................43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................47


DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
BOD5
CDOM
COD
DO
TDS

Nhu cầu oxy sinh hóa
Các chất hữu cơ hòa tan có màu
Nhu cầu oxy hóa học
Nồng độ oxy hòa tan
Tổng chất rắn hoà tan


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu trong thành phố Hà Nội.............................4
Hình 2: Dân số thành thị, nông thôn của Thủ đô Hà Nội qua các năm [2].................8

Hình 3: Dân số và mật độ dân số các quận, huyện của Hà Nội [2]............................9
Hình 4: Mật độ trung bình của thực vật phù du trong nước hồ [3]..........................13
Hình 5: Mức độ ô nhiễm của 30 hồ [4]....................................................................14
Hình 6: Chất lượng nước Hồ Văn Chương được xác định ô nhiễm rất nặng...........15
Hình 7: Sơ đồ các điểm khảo sát hồ Tây.................................................................21
Hình 8: Đo các chỉ tiêu nước hồ Tây đợt 1..............................................................22
Hình 9: Chụp ảnh phổ nước hồ Tây đợt 2................................................................22
Hình 10: Sơ đồ các điểm khảo sát hồ Hoàn Kiếm...................................................22
Hình 11: Chụp ảnh phổ và lấy mẫu nước ở hồ Hoàn Kiếm.....................................22
Hình 12: Đo độ trong của nước hồ Tây bằng đĩa Secchi.........................................23
Hình 13: Phân tích chỉ số chlorophyll-a trong phòng thí nghiệm............................24
Hình 14: Ảnh gốc (a) và ảnh sau khi được hiệu chỉnh khí quyển (b).......................26
Hình 15: Mặt nước được thể hiện rõ nét hơn thông qua hiển thị tỷ số kênh phổ 5:2
(b) so với ảnh toàn sắc (a)........................................................................................26
Hình 16: Sơ đồ diện tích mặt nước năm 1989 (a), 1996 (b), 1999 (c), 2005 (d) ,
2010 (e), 2015 (f).....................................................................................................29
Hình 17: Biến động tổng diện tích mặt nước các hồ nội thành Hà Nội giai đoạn
1989 – 2015 sử dụng dữ liệu ảnh Landsat TM và OLI............................................30
Hình 18: Biến động diện tích mặt nước hồ theo quận nghiên cứu...........................32
Hình 19: Đồ thị biểu diễn tương quan giũa nồng độ chlorophyll-a với tỷ lệ kênh phổ
Green/Blue 1(a), Green/Blue 2(b), Red/NIR (c) và Green/Red (d) thu được từ ảnh
Landsat 8/OLI.........................................................................................................35
Hình 20: Phân bố nồng độ chlorophyll-a trong nước hồ Tây 30/5/2015 (a)
và1/7/2015 (b).........................................................................................................36
Hình 21: Nước hồ Tây màu xanh lục.......................................................................37
Hình 22: Phân bố nồng độ chlorophyll-a trong nước hồ Hoàn Kiếm 30/5/2015 (a) và
1/7/2015 (b).............................................................................................................37
Hình 23: Nước hồ Hoàn Kiếm màu xanh rêu, xung quanh bờ nổi váng đen...........38
Hình 24: Phân bố nồng độ chlorophyll-a trong nước hồ Yên Sở 30/5/2015 (a) và
1/7/2015 (b).............................................................................................................38

Hình 25: Nước hồ Yên Sở xanh trong, có nhiều rác thải trôi nổi ngay bờ...............39
Hình 26: Phân bố nồng độ chlorophyll-a trong nước hồ Linh Đàm 30/5/2015 (a) và
1/7/2015 (b).............................................................................................................39
Hình 27: Mặt nước hồ Linh Đàm đang bị rác thải bủa vây 5/2015..........................40
Hình 28: Nước ven bờ hồ Hoàn Kiếm.....................................................................40
Hình 29: Nồng độ chlorophyll-a trong một số hồ Hà Nội 1/7/2015.........................41


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Danh mục trang thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu.....................21
Bảng 2: Các ảnh vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu.................................................24
Bảng 3: Bảng phân loại mức độ phú dưỡng hồ của Carlson và Simpson [26]........27
Bảng 4: So sánh diện tích các hồ xác định được bằng phương pháp xử lý ảnh
Landsat với diện tích xác định bằng phương pháp khác [theo 11, 16].....................32
Bảng 5: So sánh nồng độ chlorophyll-a các hồ xác định được bằng phương pháp xử
lý ảnh Landsat với nồng độ chlorophyll-a xác định bằng phương pháp khác (theo
[16])......................................................................................................................... 42


MỞ ĐẦU
Thành phố Hà Nội nằm ở vùng địa hình thấp của đồng bằng sông Hồng nên
phần lớn các hồ nội thành Hà Nội có nguồn gốc từ các vùng trũng hoặc từ các
nhánh song. Sự hình thành và biến đổi của các hồ nội thành Hà Nội đều gắn liền với
sự phát triển đô thị.Các hồ đô thị tạo thành một hệ thống kết nốivới các sông tiêu
thoát nước của thủ đô Hà Nội. Các hồ nội thành Hà Nội thường có diện tích từ một
vài ha đến hàng trăm ha (hồ lớn nhất là hệ thống hồ Tây - Trúc Bạch –Quảng Bá).
Các hồ thường nối với nhau tạo thành hệ thống chức năng thống nhất như hệ thống
hồ Giảng Võ - Ngọc Khánh - Thành Công - Đống Đa - sông Tô Lịch, hồ Giám Văn Chương - Trung Tự - sông Lừ… Đây là một khung sinh thái đô thị trong đó hệ
thống sông hồ đảm nhận các vai trò: tiếp nhận, điều hoà nước mưa, xử lý nước thải
thông qua quá trình tự làm sạch, nuôi cá và là nơi vui chơi giải trí của nhân dân.

Hà Nội có khoảng 110 hồ [12], ao trong đó ở khu vực nội thành có 17 hồ
thuộc quyền quản lý của Công ty thoát nước với tổng diện tích 146,2 ha. Hồ nhân
tạo có diện tích lớn nhất là hồ Bảy Mẫu với diện tích 21,3 ha, và nhỏ nhất là 1,3 ha.
Các hồ này tiếp nhận trực tiếp nước thải, nước mưa của lưu vực thoát nước xung
quanh sau đó tiêu thoát qua các mương thoát nước của thành phố. Trừ Hồ Tây và hồ
Hoàn Kiếm, được sử dụng cho mục đích cảnh quan du lịch nên hạn chế tiếp nhận
nước thải thì các hồ còn lại đều đóng vai trò thoát nước và phục vụ vui chơi giải trí,
nuôi cá của thành phố.
Hầu hết các hồ đều được hình thành trên nền đất trẻ, chịu sự tác động của các
yếu tố tự nhiên và nhân sinh nên quá trình lão hoá diễn ra nhanh. Trong những năm
gần đây, khi tốc độ đô thị hoá của Hà Nội tăng lên rõ rệt, hệ thống thoát nước không
được xây dựng theo kịp tốc độ đô thị hoá dẫn đến độ sâu của hồ nội thành giảm rõ
rệt do các vật liệu bị nước mưa cuốn trôi, do xả nước thải và san lấp, lấn chiếm
không gian của người dân sống xung quanh hồ. Điều này cũng dẫn đến việc diện
tích hồ bị thu hẹp rất nhiều so với ban đầu. Bên cạnh đó, việc xả nước chưa qua xử
lý, chứa một lượng rất lớn chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng (nitơ và photpho) và
các chất độc hại khác vào hồ làm cho hồ nhiễm bẩn. Hiện tượng phú dưỡng gây
“tảo nở hoa” và chết hàng loạt làm cho hệ sinh thái trong hồ bị nhiễm độc và khi
lắng xuống cùng với cặn trong nước thải tạo nên lớp trầm tích đọng ở đáy hồ, làm
cho hồ nông dần theo thời gian, nhất là tại nơi trực tiếp đón nhận nước thải; kéo
theo đó là sự đổi màu của nước, nước có mùi hôi thối khiến cho hệ thống hồ Hà Nội
không thể thực hiện được các chức năng của mình. Do vậy, để có thể kịp thời bảo

1


vệ hệ sinh thái các hồ, việc đánh giá nhanh và dự báo sự phú dưỡng là vô cùng cần
thiết.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu với nhiều phương pháp để xác định tình
trạng phú dưỡng của hồ Hà Nội như dựa vào các nhóm sinh vật chỉ thị cho sự phú

dương, đặc biệt là tảo [8,15]; dựa vào các thông số chất lượng khác như BOD, DO
[48] hay phương pháp được sử dụng chủ yếu hiện nay là xác định nồng độ các chất
nitơ và photpho trong hồ [14,51].
Song phương pháp quan trắc truyền thống độ phú dưỡng trong nước đối với
một số lượng lớn các hồ như ở Hà Nội thường gây tốn kém về mặt thời gian và kinh
phí. Điều này dẫn đến thực trạng thiếu dữ liệu trong việc quản lý các hồ nội thành
Hà Nội hiện nay. Trong khi đó trên thế giới, việc sử dụng viễn thám vào giám sát số
lượng, diện tích hồ cũng như đánh giá mức độ phú dưỡng của các hồ nội địa thông
qua chlorophyll-a - chỉ số trực tiếp phản ánh sức khỏe hệ sinh thái trong hồ đã trở
nên phổ biến, hiệu quả và mang độ chính xác cao. Mặc dù ở Việt Nam, chỉ số này
chưa được đưa vào Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước song ở các nước phát
triển như Úc và Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (USEPA) [31] đều sử dụng
chlorophyll-a là chỉ số đánh giá chính.
Xuất phát từ thực tiễn trên đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám trong
giám sát diện tích và tình trạng phú dưỡng các hồ nội thành Hà Nội” được chọn
nghiên cứu cho khoá luận tốt nghiệp chuyên ngành quản lý tài nguyên thiên nhiên.
Mục tiêu của khoá luận là làm rõ sự biến động về diện tích cũng như đánh giá
nhanh mức độ phú dưỡng của các hồ nội thành Hà Nội sử dụng hiệu quả dữ liệu ảnh
vệ tinh Landsat miễn phí từ đó đề xuất các giải pháp giám sát diện tích và tình trạng
phú dưỡng các hồ sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh nhằm tiết kiệm chi phí và thời gian
quan trắc so với phương pháp truyền thống.
Để đạt được mục tiêu đó, các nhiệm vụ đã được thực hiện bao gồm: khảo sát
đo đạc, lấy mẫu nước thực tế tại các hồ; phân tích mẫu nước trong phòng thí
nghiệm; thu thập ảnh viễn thám phù hợp cho mục đích nghiên cứu; phân tích, xử
lý các số liệu viễn thám đã thu thập được, dùng các phần mềm chuyên ngành xây
dựng các sơ đồ, biều bảng, bản đồ,… để đánh giá hiện trạng biến động số lượng
diện tích các hồ từ năm 1989 đến năm 2015; đánh giá mức độ phú dưỡng nước các
hồ trong năm 2015 qua đó đề xuất các giải pháp giám sát và bảo vệ các hồ ở Hà Nội
sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh.
Ngoài phần mở đầu và kết luận, khóa luận gồm những nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về các hồ nội thành Hà Nội
Chương 2: Lịch sử và phương pháp nghiên cứu

2


Chương 3: Biến động diện tích và đánh giá nhanh độ phú dưỡng các hồ nội
thành Hà Nội sử dụng ảnh Landsat
Chương 4: Đề xuất giải pháp giám sát diện tích và tình trạng phú dưỡng các
hồ Hà Nội sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh
Các kết quả thu nhận được của khoá luận có ý nghĩa góp phần xây dựng cơ
sở khoa học và phương pháp luận về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS vào
nghiên cứu đánh giá nhanh tác động của đô thị hóa đến các hồ ở nội thành Hà Nội,
cung cấp một phương pháp giám sát tiết kiệm, hiệu quả để xác định nhanh độ phú
dưỡng của các hồ từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả giám sát và bảo vệ
môi trường nước các hồ nội thành Hà Nội sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỒ NỘI THÀNH HÀ NỘI
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU
Hà Nội có vị trí từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc và 105°44' đến 106°02' kinh
độ Đông, tiếp giáp với các tỉnh Thái Nguyên - Vĩnh Phúc ở phía Bắc; Hà Nam Hòa Bình ở phía Nam; Bắc Giang - Bắc Ninh - Hưng Yên ở phía Đông và Hòa Bình
- Phú Thọ ở phía Tây. Sau khi mở rộng địa giới hành chính vào tháng 8 năm 2008,
Hà Nội có diện tích 3.324,92 km², nằm ở cả hai bên bờ sông Hồng, nhưng tập trung
chủ yếu bên hữu ngạn.
Vùng được lựa chọn làm khu vực nghiên cứu của khóa luận là 8 quận nội
thành Hà Nội, bao gồm các quận Tây Hồ, Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà
Trưng, Thanh Xuân, Cầu Giấy, Hoàng Mai (hình 1).

Hình 1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu trong thành phố Hà Nội

4


1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CÁC HỒ
1.2.1. Điều kiện tự nhiên
1.2.1.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo
Địa hình Hà Nội chủ yếu là địa hình đồng bằng thấp với độ cao trung bình từ
5m đến 20m so với mực nước biển được bồi đắp nên bởi các dòng sông với các bãi
bồi hiện đại, bãi bồi cao và các bậc thềm. Xen giữa các bãi bồi là các vùng trũng với
các hồ đầm như những vết tích còn sót lại của các lòng sông cổ. Đê sông Hồng tạo
ra sự tương phản địa hình giữa trong và ngoài đê. Độ cao địa hình Hà Nội giảm dần
từ bắc, đông bắc xuống nam, đông nam và từ tây sang đông. Điều đó dẫn đến hướng
chảy tự nhiên của các sông chính chảy qua Hà Nội là hướng đông bắc – tây nam,
cũng như sự tập trung của các khu đất thấp ở phía nam và tây nam thành phố. Khu
vực nội thành có một số gò đồi thấp nhưng cao không quá 20m như gò Đống Đa,
núi Sưa, núi Khán, núi Nùng,...
1.2.1.2. Đặc điểm khí hậu
Khí hậu Hà Nội tiêu biểu cho vùng Bắc Bộ với đặc điểm của khí hậu nhiệt
đới gió mùa ẩm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, ít mưa. Thuộc vùng
nhiệt đới, Hà Nội quanh nǎm tiếp nhận lượng bức xạ mặt trời rất dồi dào và có nhiệt
độ cao. Lượng bức xạ tổng cộng trung bình hàng nǎm ở Hà Nội là 122,8 kcal/cm2
và nhiệt độ không khí trung bình hàng nǎm là 23,6ºC. Do tác động của biển, Hà Nội
có độ ẩm và lượng mưa khá lớn, trung bình 114 ngày mưa một năm. Mùa mưa diễn
ra từ tháng 5 đến tháng 9, trong đó, lượng mưa trung bình lớn nhất là vào tháng 7
(lên đến gần 350 mm). Một đặc điểm rõ nét của khí hậu Hà Nội là sự thay đổi và
khác biệt của hai mùa nóng, lạnh. Mùa nóng kéo dài từ tháng 5 tới tháng 9, kèm
theo mưa nhiều, nhiệt độ trung bình 28,1°C. Từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau là khí

hậu của mùa đông với nhiệt độ trung bình 18,6°C. Cùng với hai thời kỳ chuyển tiếp
vào tháng 4 và tháng 10 đã tạo ra đặc điểm khí hậu đặc trưng của Thủ đô Hà Nội
với 4 mùa: Xuân, Hạ, Thu và Đông.
1.2.1.3. Đặc điểm thủy văn

5


Sông Hồng là con sông chính chảy qua Hà Nội, bắt đầu chảy vào ở xã Phong
Vân, huyện Ba Vì và ra khỏi thành phố ở khu vực xã Quang Lãng, huyện Phú
Xuyên tiếp giáp Hưng Yên. Đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội dài 163 km, chiếm
khoảng một phần ba chiều dài của con sông này trên đất Việt Nam (khoảng 556 km
sông Hồng chảy qua Việt Nam trên tổng chiều dài 1.160 km của sông Hồng). Lũ
sông Hồng chủ yếu do lũ các phụ lưu chính là sông Đà và sông Lô gây nên. Mỗi
năm mùa lũ kéo dài năm tháng từ tháng 6 đến tháng 10 dương lịch (trùng với mùa
mưa). Đê sông Hồng được đắp từ năm 1108, đoạn từ Nghi Tàm đến Thanh Trì gọi
là đê Cơ Xá với độ cao mặt đê tại Hà Nội là 14m.
Ngoài ra, Hà Nội còn có đoạn sông Đà là ranh giới giữa Hà Nội với Phú Thọ,
hợp lưu với dòng sông Hồng ở phía Bắc Thủ đô tại huyện Ba Vì.
Thêm vào đó, trên địa phận Hà Nội còn nhiều sông lớn khác như sông Đáy,
sông Đuống, sông Cà Lồ, sông Tích:
- Sông Đáy còn có tên Hát Giang, là một phân lưu bên bờ phải của sông
Hồng tại Hát Môn (tức Ngã ba Hát). Năm 1937, sau khi xây dựng xong đập Đáy,
nước sông Hồng không thường xuyên vào sông Đáy qua cửa đập Đáy trừ những
năm phân lũ, vì vậy phần đầu nguồn sông (từ km 0 đến Ba Thá dài 71 km) sông
Đáy coi như đoạn sông chết. Lượng nước để nuôi sông Đáy chủ yếu từ các sông
nhánh như sông Tích, sông Nhuệ, sông Bôi, sông Đào Nam Định.
- Sông Đuống là phân lưu của sông Hồng, dài 65km, nối liền hai con sông
lớn của miền Bắc là sông Hồng và sông Thái Bình. Sông Đuống tách ra khỏi sông
Hồng từ xã Ngọc Thụy (Gia Lâm), chảy về phía đông rồi Đông Nam qua các huyện

Thuận Thành, Gia Lương (Bắc Ninh) đổ vào sông Thái Bình ở Đại Than, gần Phả
Lại. Đoạn chảy qua Hà Nội dài 17,5km. Sông còn có các tên cổ là sông Thiên Đức,
sông Đông Ngàn, sông Bắc Giang. Đoạn sông gần Phả Lại gọi là sông Đại Than.
- Sông Cà Lồ trước kia là một nhánh của sông Hồng, tách ra từ xã Trung Hà,
huyện Yên Lạc, Vĩnh Phúc, cách sông Hồng tới 3km. Sông Cà Lồ còn có tên là
sông Phù Lỗ là ranh giới giữa huyện Sóc Sơn với các huyện Mê Linh, Đông Anh và
Hiệp Hòa (Bắc Giang).
- Sông Tích bắt nguồn từ sườn phía Đông Bắc núi Ba Vì đổ xuống giữa hai
xã Cẩm Lĩnh và Thụy An. Đây là lối thoát nước chính của vùng núi Ba Vì. Dòng
sông không có bãi, không bên lở bên bồi như những sông bình thường ở đồng bằng
mà bờ dốc thẳng đứng như sông miền núi. Sông Tích là kết quả của một quá trình
trùng xâm rất hiếm có trong các sông ngòi nước ta. Về đến Xuân Mai, sông gặp
sông Bùi từ Lương Sơn (tỉnh Hòa Bình) đổ vào và đoạn này cũng gọi là sông Bùi.

6


Bên cạnh các con sông lớn, còn có các sông nhỏ chảy trong khu vực nội
thành như sông Nhuệ, sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét... Hiện
nay, các con sông này được xem như những đường tiêu thoát nước thải của Hà Nội:
- Sông Nhuệ: hệ thống thuỷ nông sông Nhuệ được người Pháp quy hoạch
năm 1932, đến năm 1935 xây dựng xong công trình đầu mối là cống Liên Mạc để
lấy nước sông Hồng vào sông Nhuệ, tưới bằng tự chảy cho các vùng hoặc tạo nguồn
cho các vùng khác bằng bơm. Quá trình khai thác, sử dụng hệ thống sông Nhuệ là
quá trình bổ sung hoàn thiện dần. Từ khi xây dựng đến nay, hệ thống đã nhiều lần
được quy hoạch bổ sung, xây dựng thêm các trục tưới, tiêu, cống điều tiết, đê chống
lũ,... để mở rộng diện tích tưới tiêu, bảo vệ sản xuất. Sông chảy theo hướng Tây Bắc
- Đông Nam qua đất các quận Thanh Xuân, quận Cầu Giấy (Hà Nội), huyện Từ
Liêm, Thanh Trì, Đan Phượng, Hoài Đức, Thanh Oai, Thường Tín, Phú Xuyên và
Ứng Hoà (Hà Nội) và 2 huyện Kim Bảng, Duy Tiên (Hà Nam) rồi nhập vào sông

Đáy ở thành phố Phủ Lý.
- Sông Tô Lịch hiện tại được bắt nguồn từ cống Phan Đình Phùng, qua đập
Thanh Liệt và đổ vào sông Nhuệ. Sông chỉ còn dài 14,6 km, là dòng thoát nước thải
của thành phố, ngày càng ô nhiễm nặng.
- Sông Kim Ngưu vốn là một nhánh của sông Tô Lịch từ phường Yên Lãng
chảy theo đường La Thành qua cống Nam Đồng, Phương Liệt (quận Đống Đa) tới
xã Thịnh Liệt đổ vào sông Tô Lịch tại cầu Sơn (cạnh đập Thanh Liệt), một nhánh
khác của sông chảy về Thường Tín (với một lưu lượng nhỏ). Còn có nhiều nhánh
khác chảy trong quận Hai Bà Trưng và huyện Thanh Trì (như sông Sét dài 5,9 km
rộng 10 - 30 m, sâu 3 - 4 m bắt nguồn từ cống Bà Triệu, hồ Bảy Mẫu rồi đổ vào
sông Kim Ngưu ở Giáp Nhị) song tác dụng chủ yếu ngày nay là đường thoát nước
thải của nội thành.
Ngoài hệ thống các con sông, Hà Nội cũng là một thành phố đặc biệt nhiều
đầm hồ, tính riêng trong khu vực nội thành đã có 110 hồ [12]. Hồ Gươm nằm ở
trung tâm lịch sử của Thủ đô, giữ một vị trí đặc biệt đối với Hà Nội; Hồ Tây có diện
tích lớn nhất, đóng vai trò quan trọng trong khung cảnh đô thị. Trong khu vực nội ô
có thể kể tới những hồ nổi tiếng khác như Trúc Bạch, Thiền Quang, Thủ Lệ... Ngoài
ra, còn nhiều đầm hồ lớn nằm trên địa phận Hà Nội như Kim Liên, Liên Đàm, Ngải
Sơn - Đồng Mô, Suối Hai, Mèo Gù, Xuân Khanh, Tuy Lai, Quan Sơn,..
Do đặc điểm điều kiện địa hình thấp, khả năng thoát úng tự nhiên của đất đô
thị thấp Hà Nội thấp hơn hẳn so với nông thôn, thêm vào đó các đô thị với bề mặt
đất phần lớn bị bê tông hóa (có thể từ 75 – 100%), công tác quy hoạch đô thị và hệ
thống thoát nước còn nhiều hạn chế, do vậy, thời gian qua, số vụ úng ngập tại các

7


tuyến giao thông và khu dân cư không chỉ nội mà còn cả ngoại thành diễn ra với số
lượng và diễn biến bất thường cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm cục bộ môi trường
Hà Nội. Bên cạnh đó, do quá trình đô thị hóa mạnh mẽ từ năm 1990 đến nay, phần

lớn các sông hồ ở nội thành Hà Nội đều rơi vào tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng
[7]. Các sông mương nội và ngoại thành, ngoài vai trò tiêu thoát nước còn phải
nhận thêm một phần rác thải sinh hoạt của người dân và chất thải công nghiệp từ
các làng nghề và cơ sở sản xuất.
1.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
1.2.2.1. Dân cư
Kết quả tổng điều tra dân số tính đến ngày 31/12/2013 cho thấy, dân số Hà
Nội là 7.212.300 người sinh sống trên diện tích 3.324,52km2 bao gồm 10 quận, 1 thị
xã và 18 huyện ngoại thành. Toàn Thủ đô có 3.024.600 cư dân thành thị chiếm
42,4% và 4.103.700 cư dân nông thôn chiếm 57,6%. Cho đến nay, Hà Nội đứng thứ
hai về dân số và đứng đầu cả nước về diện tích, là một trong 17 Thủ đô có diện tích
lớn nhất thế giới (hình 2).
8

Dân số (triệu người)

7
6
5
Dân số nông thôn
Dân số thành thị

4
3
2

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Năm

Hình 2: Dân số thành thị, nông thôn của Thủ đô Hà Nội qua các năm [2]

Mật độ dân số Hà Nội hiện nay cũng như trước khi mở rộng địa giới hành
chính là không đồng đều giữa các quận nội và ngoại thành. Trên toàn Thành phố,
mật độ dân cư trung bình 2.169 người/km2 nhưng tại quận Đống Đa, mật độ lên tới
40.331 người/km2. Trong khi đó, ở những huyện ngoại thành như Ba Vì, Mỹ Đức,
mật độ không tới 1.000 người/km2 [2]. Mặc dù diện tích Thành phố được mở rộng

8


550

45

500

40

450

35

400

30

350

25

300

20

250

15

200

10

150

5

100

0

c
ất Oai yên
nh Hồ iấy ưng uân Anh iêm inh T ây T họ ức
ì
h
Đứ
r
L
y
G
u

Đ
Đ
L
T
X
h
n
c
â
g
i
T
ỹ
ê
X M
n T ừ M
T Cầu Bà anh
Ba
Sơ Phú Hoà ạch han hú
Đô
h
i
h
T
P
a
T
T
H

Dân số

Mật độ dân số

Mật độ (nghìn người/km2)

Dân số (nghìn người)

kể từ sau ngày 1/8/2008 nhưng mật độ dân số sinh sống tại Thành phố rất cao, khu
vực nội thành mật độ trung bình cao hơn gần 7,5 lần mật độ trung bình cả nước.
Mật độ dân số của Thủ đô Hà Nội được nhận định là cao hơn một số Thủ đô trong
khu vực và trên Thế giới.

Mật độ trung bình

Hình 3: Dân số và mật độ dân số các quận, huyện của Hà Nội [2]
Hà Nội là thành phố có mức và tốc độ đô thị hóa đạt vào loại cao nhất nước.
Quá trình đô thị hóa của Hà Nội đã phát triển mạnh theo chiều rộng và có sức lan
tỏa mạnh. Tuy nhiên, việc đô thị hóa nhanh diễn ra trong thời gian ngắn cũng làm
nảy sinh không ít bất cập về tính bền vững trong quá trình phát triển. Quy hoạch đô
thị không theo kịp quá trình phát triển, mật độ dân số cao, dân cư sinh sống tập
trung trong khu vực nội thành với diện tích đầu người thấp, hạ tầng cơ sở không
đảm bảo, nhiều cơ sở sản xuất chưa được di dời ra ngoại thành và vào các khu vực
tập trung,.. thì sức ép từ dân số kéo theo các áp lực về nhà ở, giao thông, cơ sở hạ
tầng, sử dụng đất bền vững, môi trường không khí, nước, chất thải rắn,.. ở thành
phố Hà Nội là rất lớn nếu không có biện pháp quan tâm thích đáng.
1.2.2.2. Tình hình phát triển kinh tế
a. Công nghiệp và xây dựng

9

Công nghiệp và xây dựng đóng góp đến 40,84% vào cơ cấu của nền kinh tế
Hà Nội năm 2013. Tổng giá trị sản xuất ngành công nghiệp trong năm 2013 đạt
506.030 tỷ đồng, trong đó, công nghiệp nhà nước chiếm 13,77%, công nghiệp ngoài
nhà nước chiếm 40,31% và khu vực có vốn đầu tư nước ngoài chiếm đến 45,92%
[2].
Phát triển công nghiệp và xây dựng ở khu vực nội thành bao gồm nhiều loại
hình khác nhau như làng nghề, xây dựng hạ tầng giao thông, nhà ở,.. dưới dây sẽ
phân tích cụ thể hơn về tình hình phát triển của các loại hình đó và song hành cùng
quá trình phát triển là các sức ép đối với môi trường thành phố.
b. Phát triển các làng nghề
Theo số liệu thống kê đến cuối năm 2009, toàn Hà Nội có khoảng 1.270 làng
có nghề, trong đó có 244 làng nghề truyền thống với 47 nhóm nghề trên tổng số 52
nghề của cả nước [17]. Khu vực các quận nội thành Hà Nội cũng là nơi là nơi tập
trung đông đảo các làng nghề truyền thống nổi tiếng như: làng đúc đồng Ngũ Xã,
làng giấy Yên Thái, làng hoa Hà Nội, tranh Hàng Trống, Hàng Bạc với các mặt
hàng, đồ trang sức được chế tác từ bạc rất đẹp và nổi tiếng; hàng Thiếc với các mặt
hàng sản phẩm của thiếc, hàng Đồng với các hàng hoá được sản xuất từ nguyên liệu
đồng, phố Thuốc Bắc bán các sản phẩm dược liệu…Với tốc độ phát triển như hiện
tại, các làng nghề có đóng góp không nhỏ vào tốc độ phát triển kinh tế – xã hội của
Thành phố. Tuy nhiên, làng nghề phát triển cũng đi kèm sức ép không nhỏ đối với
môi trường thủ đô khi hạ tầng làng nghề còn chưa đồng bộ, đặc biệt là hệ thống
thoát nước thải; ý thức của người dân làng nghề chưa cao, chưa hiểu rõ mức độ
nguy hiểm ô nhiễm môi trường do chính họ gây ra.
c. Phát triển hệ thống giao thông
Trong khu vực nội thành, các con phố thường xuyên ùn tắc do cơ sở hạ tầng
đô thị thấp kém, lượng phương tiện tham gia giao thông quá lớn do xe máy và gần
đây là ô tô tăng lên rất nhanh đi kèm với ý thức chưa tốt của các cư dân Thành phố.
Phần lớn đường phố thành phố hiện quá chật chội nhưng khó có thể mở rộng bởi

vướng nhà ở của dân cư. Bên cạnh đó, các nút giao thông, điểm giao nhau hầu hết
chưa đạt tiêu chuẩn, các bãi đỗ xe trong khu vực dân cư, bãi đỗ xe tự động thiếu

10


trầm trọng. Những năm gần đây, Hà Nội chỉ phát triển thêm được trung bình 5 tới
10 km đường mỗi năm. Nhiều trục đường của Thành phố thiết kế chưa khoa học,
không đồng bộ và hệ thống đèn giao thông ở một vài điểm cũng chưa thật hợp lý.
Thêm nữa, hiện tượng ngập úng mỗi khi mưa lớn cũng gây khó khăn cho người
tham gia giao thông.
Công nghiệp và xây dựng đã và đang đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu
kinh tế của Thành phố. Tuy nhiên, công nghiệp và xây dựng được phát triển nếu
không được quy hoạch một cách toàn diện và bền vững sẽ là một trong những
nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.
d. Nông – lâm nghiệp và thủy sản
Phát triển nông lâm nghiệp và thủy sản năm 2013 chỉ chiếm 5,36% trong cơ
cấu của nền kinh tế Hà Nội. Theo thống kê, tổng diện tích gieo trồng cây hàng năm
của các quận là 5.152 ha, diện tích gieo trồng cây lâu năm là 767 ha và diện tích cây
ăn quả là 764 ha. Có tổng số 13 trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn
khu vực nội thành Hà Nội. Theo kết quả điều tra thủy sản thời điểm 31/12/2013 so
với cùng kỳ, diện tích nuôi trồng thủy sản trên toàn các quận đạt 1.107 ha, chiếm
5,26% diện tích nuôi trồng toàn khu vực Hà Nội, đạt sản lượng 3.611 ha (chiếm
4,7%) [2].
Nông nghiệp được xác định không phải là nguồn gây ô nhiễm chính đối với
môi trường Thủ đô, tuy nhiên, với tổng số 13 trang trại chăn nuôi cùng với 1.107 ha
nuôi trồng thủy sản thì chất thải, nước thải từ quá trình chăn nuôi, nuôi trồng, giết
mổ nếu không có biện pháp quản lý sẽ là nguồn gây ô nhiễm môi trường rất lớn khi
các chất thải, nước thải này được thải trực tiếp ra các nguồn nước mặt, nước ngầm
và người dân trồng trọt lại sử dụng chính nguồn nước này để tưới tiêu cho cây

trồng, nuôi cá. Đặc biệt đối với tình trạng nuôi cá tại các hồ nội thành của người dân
địa phương, các nguồn thức ăn nuôi cá giống có chứa muối gốc nitơ và photpho,
đây là các nhân tố chính tạo hiện tượng phú dưỡng đe dọa rất lớn đến môi trường
nước hồ [6].
e. Du lịch và dịch vụ
Ngành du lịch và dịch vụ đóng góp phần lớn trong cơ cấu phát triển của kinh
tế Hà Nội (lên đến 53,8%). Tổng sản phẩm trên địa bàn theo giá hiện hành năm

11


2013 của ngành lên đến 197.988 tỷ đồng, tăng 89.986 tỷ đồng so với năm 2009 [2]
với sự đóng góp của các ngành thương nghiệp, khách sạn – nhà hàng, du lịch và
dịch vụ.
Theo con số năm 2013, Hà Nội có 737 cơ sở khách sạn lưu trú với hơn
24.486 phòng đang hoạt động [2]. Trong số này chỉ có 9 khách sạn 5 sao là
Daewoo, Horison, Hilton Hanoi Opera, Melia, Nikko, Sofitel, Metropole, Sheraton,
Sofitel Plaza và Inter Continental, Thành phố còn 6 khách sạn 4 sao và 19 khách sạn
3 sao. Tất cả đều tập trung ở các quận nội thành.
Khu vực các quận nội thành của Hà Nội cũng là điểm đến thu hút du khách
quốc tế lớn nhất cả nước bởi vẻ đẹp cổ kính, trầm mặc, thanh lịch cùng với hệ thống
hồ đẹp, tạo nên giá trị cảnh quan rất riêng của Hà Nội. Theo thống kê, khách quốc tế
đến Hà Nội ngày càng tăng, lượng khách hàng năm tăng trung bình từ 18-20%.
Năm 2008, Hà Nội đón 1,3 triệu lượt; năm 2009 do khủng hoảng kinh tế toàn cầu
và các dịch bệnh lượng khách là 1,02 triệu lượt; năm 2010 với sự kiện Đại lễ kỷ
niệm 1000 năm Thăng Long – Hà Nội và Năm Du lịch Quốc gia, lương khách đến
Hà Nội tăng mạnh, tổng số trên 1,7 triệu lượt; năm 2011 đón 1,84 triệu lượt khách
quốc tế. Thị trường khách du lịch nội địa đến Hà Nội cũng chiếm tỷ trọng lớn hàng
đầu cả nước, với lượng khách trung bình hàng năm chiếm trên 20% tổng lượng
khách du lịch nội địa của Việt Nam.

Tính cho năm 2013, khối lượng hàng hóa vận chuyển tăng 6,6%; khối lượng
hàng hóa luân chuyển tăng 6,4%; khối lượng hành khách vận chuyển tăng 10,4%;
khối lượng hành khách luân chuyển tăng 10,2% so với năm 2012 [2].
Ngành du lịch và dịch vụ phát triển với hệ thống các nhà hàng, khách sạn và
cơ sở lưu trú không ngừng được mở rộng, khối lượng hàng hóa vạn chuyển tăng đều
theo các năm,.. đã góp phần không nhỏ trong thúc đẩy sự phát triển của Thành phố
theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tuy vậy, một vấn đề đặt ra đối với môi
trường Hà Nội trong thời gian gần đây là việc thực thi các chính sách nhằm đảm
bảo chất lượng môi trường đối với ngành dịch vụ và du lịch khi phần lớn các nhà
hàng, khách sạn đều không có hệ thống xử lý nước thải, chưa có hệ thống thu gom
chất thải,.. Mặc dù lưu lượng thải tương đối nhỏ nhưng số nguồn thải nhiều, thải
lượng các chất gây ô nhiễm lớn nên các nguồn gây ô nhiễm môi trường này khi
được các cơ sở xả thải trực tiếp ra hệ thống thoát nước thải tập trung của Thành phố,
ra môi trường tiếp nhận sẽ gây sức ép, là nguồn gây ô nhiễm môi trường nếu không
kịp thời quan tâm, quản lý [7].
1.3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CÁC HỒ

12


Thủ đô Hà Nội được mệnh danh là “đô thị ao hồ” với khoảng hơn 110 ao, hồ
lớn nhỏ [12] trong đó hồ Tây là hồ nước ngọt tự nhiên lớn nhất trong các hồ thuộc
đồng bằng sông Hồng, là một hệ sinh thái thủy vực nước ngọt đặc thù. Hồ Tây
không chỉ có ý nghĩa về du lịch cảnh quan, giải trí cho người dân Thành phố và
khách du lịch trong nước, quốc tế mà còn có ý nghĩa quan trọng về cân bằng sinh
thái. Trong vài năm trở lại đây, chất lượng nước hồ Tây chịu ảnh hưởng rất lớn từ
các nguồn thải của thành phố, nước thải sinh hoạt từ vùng lưu vực quanh hồ, đặc
biệt nguồn nước thải với khối lượng lớn có nhiều hợp chất hữu cơ từ khu dân cư
phía nam và phía đông hồ thuộc các phường Thuỵ Khê, Yên Phụ (Tây Hồ), Trúc
Bạch, Quán Thánh (Ba Đình). Theo nghiên cứu gần đây của Lưu Lan Hương và

cộng sự [51] cho thấy, chất lượng nước Hồ Tây ở trong tình trạng phú dưỡng cao
với nồng độ photpho trong hồ vượt quá nhiều lần tiêu chuẩn cho phép (0,03 mg/l).
Nhiều chỉ tiêu môi trường như hàm lượng kim loại nặng, coliform trong nước cao
vượt mức cho phép so với các tiêu chuẩn Việt Nam, Canada, Úc... Cùng với đó, kết
quả nghiên cứu về thành phần các loại tảo – nhóm sinh vật chỉ thị cho sự phú dưỡng
của Dương Thị Thủy và Lê Thị Phương Quỳnh [15] đã càng khẳng định mức độ báo
động về hiện tượng phú dưỡng ở hồ Tây.
Không chỉ riêng hồ Tây, hồ Hoàn Kiếm – danh thắng tự hào của người Hà
Nội cũng đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm, chất lượng nước hồ ngày càng một suy
giảm. Theo kết quả nghiên cứu của Đặng Thị Thơm và nnk [14], trong số 51 loài vi
tảo thì có gần 90% là tảo lam độc hại. Đáng chú ý, sự xuất hiện thường xuyên và
dày đặc của các loại tảo mà chủ yếu là tảo lam độc thuộc chi Mycrocystis (hình 4)
đã tạo nên đặc điểm nổi bật của hồ Gươm: độ pH luôn ở mức cao 9,4 - 10,5. Hàm
lượng các chất dinh dưỡng (NH3, COD) và các chất hữu cơ trong bùn luôn ở mức
dư thừa trong đó hàm lượng dinh dưỡng nitơ trong suốt thời gian nghiên cứu rất
cao, trung bình đo được từ 4,45 đến 13,49 mg/l, hàm lượng photpho dao động trung
bình từ 0,49 tới 3,31mg/l và thay đổi khác nhau tùy thuộc vào thời điểm thu mẫu.
Nước hồ luôn trong tình trạng siêu phú dưỡng.

13


Hình 4: Mật độ trung bình của thực vật phù du trong nước hồ [3]
Theo kết quả nghiên cứu của Lê Thu Hà [48] dựa trên thành phần các loại
tảo và phân tích các chỉ số nhiệt độ, pH, độ đục, nồng độ oxy hoà tan (DO), nhu cầu
oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hoá (BOD5), NH4+, NO3- và PO43+ trong nước
đã công bố 5 hồ nhỏ gồm Thanh Nhàn, Ba Mẫu, Phương Mai, Giám và Hai Bà
Trưng đang trong tình trạng phú dưỡng (eutrophic), 5 hồ lớn gồm Nam Đồng,
Giảng Võ, Thành Công, Thiền Quang và Ngọc Khánh đang trong tình trạng dinh
dưỡng trung bình (mesotrophic).

Mới đây, Trung tâm Nghiên cứu Môi trường và Cộng đồng (2015) [16] đã
tiến hành phân tích chất lượng nước 30 ao hồ tiêu biểu trong 6 quận nội thành Hà
Nội (quận Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Cầu Giấy và Tây Hồ) bao
gồm các thông số: DO, nhiệt độ, BOD5 và nồng độ chlorophyll – a. Tất cả các chỉ số
đều được đo trong tháng 7/2015, thời gian từ 11-16h, riêng chỉ số DO được thể hiện
trong bảng phân tích là kết quả được đo từ sau 18h (thời điểm nhiệt độ không cao,
bức xạ yếu) để hạn chế sai số. So sánh đánh giá chất lượng nước hồ dựa vào Quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia về Chất lượng nước mặt, QCVN 08:2008.BTNMT cột B1 –
Phục vụ tốt cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi. Từ đó, có được số liệu thống kê về chất
lượng môi trường nước 30 hồ như sau:
Trong số 30 hồ được phân tích, có 5 hồ được đánh giá không ô nhiễm, 11 hồ
có dấu hiệu ô nhiễm, 8 hồ nhiễm nặng và 6 hồ ô nhiễm rất nặng. Tất cả các hồ đều
có giá trị pH và nhiệt độ nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên, phần lớn các hồ
các chỉ tiêu còn lại không đạt yêu cầu, hồ bị ô nhiễm hữu cơ. Có tới 83% hồ có giá
trị BOD5 vượt quá tiêu chuẩn cho phép (> 15 mg/l); trong đó 20% hồ ô nhiễm hữu
cơ rất nặng (> 100 mg/l); 26% hồ ô nhiễm nặng (BOD5 từ 50-100 mg/l) và 37% có
dấu hiệu ô nhiễm (hình 5).

14


17

20

Không có dấu hiệu ô nhiễm
Có dấu hiệu ô nhiễm
Ô nhiễm nặng
26

Ô nhiễm rất nặng
37

Hình 5: Mức độ ô nhiễm của 30 hồ [4]
Một thông số quan trọng khác để đánh giá mức độ ô nhiễm nước và khả năng
tự làm sạch của thuỷ vực là DO - nồng độ oxy hoà tan cần thiết cho sự phát triển
của các vi sinh vật, đặc biệt cho quá trình phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ. Khi
nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ, lượng oxy hoà tan trong nước
sẽ giảm. Có tới 70% số lượng các hồ khảo sát có giá trị DO dưới tiêu chuẩn cho
phép (< 4mg/l); 6 hồ có nồng độ DO dưới 1mg/l, nghĩa là hầu như không có sự
sống của vi sinh vật.
Dựa vào quá trình khảo sát hiện trạng các ao, hồ trong thành phố cũng cho
thấy phần lớn các hồ có sự phát triển mạnh của tảo, nước hồ đều có màu xanh lục,
đục hoặc xanh rêu, có mùi tanh hôi. Một số hồ như hồ Ba Mẫu, hồ Văn Chương, hồ
Linh Quang, vào mùa nóng, mặt hồ nổi nhiều xác tảo, mùi rất hôi thối (hình 6).
Vùng nước ven bờ các hồ Nam Đồng, Đống Đa, Thiền Quang, Quỳnh, Thủ Lệ,
Nghĩa Tân…xuất hiện nhiều rác thải sinh hoạt như túi nilong, vỏ chai, cá hồ chết
nhiều khi trời nắng.

15


Hình 6: Chất lượng nước Hồ Văn Chương được xác định ô nhiễm rất nặng
(Ảnh: Trung tâm Nghiên cứu Môi trường và Cộng đồng cung cấp)
Việc phân tích chất lượng nước các hồ Hà Nội cho thấy, các hoạt động của
con người như xả trực tiếp nước thải sinh hoạt, rác thải, lấp ao hồ…đã tạo ra những
tác động tiêu cực tới hệ sinh thái ao hồ, phần lớn các hồ đều đã bị ô nhiễm hữu cơ
kèm theo hiện tượng phú dưỡng. Nếu không có những giải pháp tích cực từ phía
chính quyền và người dân trong việc bảo vệ, một số hồ ao có thể mất hẳn.

16


CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU
2.1.1. Ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu môi trường nước
2.1.1.1. Trên thế giới
Ứng dụng công nghệ viễn thám để nghiên cứu chất lượng môi trường nước
đã được tiến hành trên thế giới từ cuối thập kỷ 70 của thế kỷ 20 (và cho đến nay đã
đạt được nhiều thành tựu quan trọng. Thành công rõ rệt nhất của ứng dụng này là
những nghiên cứu cho vùng biển mở và đại dương [18,25,57]. Từ những nghiên cứu
này, ngày nay, cơ quan vũ trụ hàng không Hoa Kỳ (NASA) đã thành lập được loạt
bản đồ quan trắc các thông số như chlorophyll và nhiệt độ nước tầng mặt cho nước
biển và đại dương toàn cầu hàng ngày, hàng tuần và hàng tháng (Ocean Color
website).
Các nghiên cứu về ứng dụng viễn thám trong biến động và quan trắc chất
lượng nước hồ nội địa cũng được bắt đầu từ rất sớm. Các yếu tố chính ảnh hưởng
đến chất lượng nước bao gồm: độ đục, thực vật phù du và vi khuẩn lam (ví dụ
chlorophylls, carotenoids), các chất hữu cơ hòa tan (dissolved organic matter DOM), các chất dinh dưỡng vô cơ và hữu cơ, hóa chất bảo vệ thực vật, kim loại, tảo
macrophytic, các loại vi sinh vật gây bệnh và dầu mỡ. Ngoại trừ các loại hóa chất
và vi sinh vật gây bệnh, các yếu tố nêu trên đều ảnh hưởng đến đặc tính quang học
cũng như nhiệt của nước và vì vậy làm thay đổi trực tiếp các tín hiệu của nước được
thu lại từ bộ cảm biến. Chính vì lý do này, chúng còn được gọi là chỉ số quang học
của nước. Các chỉ số có thể được định lượng trực tiếp bằng công nghệ viễn thám
gồm:vật chất lơ lửng (suspended particulate matter - SPM) [30]; Sắc tố của thực vật
phù du và vi khuẩn lam chủ yếu là do chlorophyll-a hoặc phycocyanin gây ra,
chúng được dùng để xác định mức độ dinh dưỡng của nước hồ, đánh giá khả năng
xảy ra hiện tượng tảo nở hoa độc và được dùng như một chỉ số về mức độ phong
phú của thực vật phù du [63-64]; Các chất hữu cơ hòa tan có màu (xỉ vàng CDOM) thường được dùng để xác định hàm lượng axit fulvic hay axit humic trong
nước [47]; Hệ số thấu quang (Kd) [44,61].

Trong những năm gần đây, Matthews [53] và Kutser [45] đã đưa ra những
đánh giá chi tiết về các công cụ trong viễn thám có thể sử dụng được để đánh giá
chất lượng nước các hồ nội địa. Bên cạnh việc khai thác thành công dữ liệu ảnh ALI
[46], ALOS [33], SPOT [27]; các dữ liệu ảnh LANDSAT xứng đáng được mô tả chi

17


tiết hơn với một hệ thống có thể nói là hệ thống vệ tinh mang tính chất quốc tế với 8
vệ tinh trong chương trình này. Đã có rất nhiều các nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh
LANDSAT để tính toán và giám sát nước hồ [56,67], mật độ thực vật phù du [69],
vật chất lơ lửng [74], CDOM [23], sự bùng nổ của tảo xanh [70] và macrophyte
[19]. Ngày 30/5/2013, dữ liệu từ vệ tinh Landsat-8 (được phóng vào ngày
11/2/2013) đã tiếp tục thúc đẩy các nghiên cứu về chất lượng nước hồ (cho đến nay
chủ yếu thực hiện với Landsat 5 và Landsat 7). Hơn thế nữa, các kênh phổ Landsat
còn cung cấp thêm dải sóng vùng hồng ngoại nhiệt (TIR) cho phép tính toán nhiệt
độ bề mặt nước [55,73].
Việc tính toán nồng độ chlorophyll-a là một trong những ứng dụng mang tính
khoa học được sử dụng phổ biến nhất trong giám sát chất lượng nước [ 65]. Các
vùng nước nội địa thường được đặc trưng bởi nồng độ sinh khối phytoplankton cao
với khoảng dao động tương đối rộng (thông thường là từ 1-100 µg/L và cũng có thể
lên đến 350 g/L [37] thậm chí cao hơn nữa, đặc biệt là trong trường hợp “tảo nở
hoa” [62]. Các thành phần khác của nước nội địa như các hạt khoáng, mùn hữu cơ
và CDOM thường không biến đổi theo không gian và thời gian, ngay cả trong các
thể nước. Những vấn đề này đã làm cho việc phát triển các thuật toán của các vùng
nước nội địa trở nên phức tạp hơn và khả năng ứng dụng của chúng bị hạn chế giữa
các thủy vực nước khác nhau [58].
Đã có rất nhiều thuật toán sử dụng các tỷ lê kênh phổ từ dữ liệu vệ tinh đa
phổ khác nhau để tính toán chlorophyll-a trong nước [24,29,35,37,42-43,52], tiêu
biểu như thuật toán dựa trên tỷ lệ dải phổ đỏ - cận hồng ngoại [28,34-36] hay tỷ lệ

dải phổ lục - lam đã được áp dụng thành công trong thành lập bản đồ chlorophyll-a
cho vùng nước đại dương và ven bờ do những vùng này ít chịu tác động của
CDOM. Bên cạnh đó, cũng có một vài nghiên cứu áp dụng thuật toán này để tính
toán chlorophyll-a trong vùng nước hồ nội địa [38,41,50,71-72].
Tuy nhiên do sự phức tạp về thành phần và đặc tính của nước hồ nội địa mà
các ứng dụng này còn nhiều vấn đề tồn tại như mô hình tính toán thông số nước từ
dữ liệu viễn thám chưa thống nhất, các phương pháp xử lý ảnh cho các vùng khác
nhau cần được làm rõ, các mô hình đã có cần được so sánh, đánh giá và ứng dụng
cho nhiều hồ nội địa. Để góp phần cùng giải quyết vấn đề còn tồn tại này, các
nghiên cứu ứng dụng viễn thám cho các hồ nội địa cần được tiến hành ở nhiều nơi
khác nhau.

2.1.1.2. Tại Việt Nam

18


Ngày nay ảnh vệ tinh có thể đem lại nhiều thông tin trực tiếp và gián tiếp về
mạng lưới thủy văn, khối lượng và chất lượng cũng như diễn biến theo mùa, theo
thời gian, các hiện tượng thuỷ văn có liên quan như lũ lụt, nhiễm mặn, biến động
lòng sông, lòng hồ,…. Việc sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát tài nguyên
nước là một phương pháp cho kết quả nhanh và kịp thời nhất.
Ảnh vệ tinh đã được một số cơ quan sử dụng để khảo sát, thành lập bản đồ
biến động lòng sông ở các tỉ lệ khác nhau, từ 1: 100.000 đến 1: 25.000 cho hệ thống
sông Cửu Long, một số sông ở miền Trung và sông Hồng. Phần lớn những bản đồ
này do Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường lập. Ngoài ra, ảnh vệ
tinh đã được một số đơn vị thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc
gia và Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường sử dụng để thành lập
bản đồ ngập lụt đồng bằng sông Cửu Long và một số tỉnh miền Trung. Ảnh vệ tinh
hiện nay có khả năng sử dụng để điều tra giám sát chất lượng nước như độ mặn,

mức độ ô nhiễm do chất thải công nghiệp và để điều tra, quản lí tổng hợp các lưu
vực sông.
Một số các nghiên cứu nổi bật liên quan đến ứng dụng công nghệ viễn thám
trong quản lý chất lượng môi trường nước như là: các nghiên cứu liên quan đến
quan trắc hàm lượng chlorophyll và chất rắn lơ lửng trong nước biển Đông [1,5960] và vùng vịnh ven biển [39-40]. Về các nghiên cứu hiện nay có đề tài nghiên cứu
hợp tác giữa Trung tâm Viễn thám quốc gia và Viện Vật Lý (Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam) đã và đang tiến hành liên quan đến thử nghiệm ứng dụng ảnh
vệ tinh MODIS để tính toán nhiệt độ nước biển và hàm lượng chlorophyll-a trên
biển Đông. Gần đây, Hà và Koike [39] đã xây dựng phương pháp ứng dụng viễn
thám và địa thống kê trong quan trắc chất lượng nước biển ven bờ, áp dụng nghiên
cứu vịnh Tiên Yên và làm sáng tỏ rằng ảnh MODIS có khả năng cung cấp dữ liệu
nhằm đánh giá hiệu quả chất lượng các vùng nước ven biển.
Đối với vùng hồ nội địa có nghiên cứu “Tính toán hàm lượng trầm tích lơ
lửng trong nước mặt hồ Trị An sử dụng ảnh Landsat đa phổ” của tác giả Trịnh Lê
Hùng và Vũ Danh Tuyến [68]. Đáng chú ý, đề tài “Nghiên cứu tài nguyên nước mặt
khu vực Hà Nội bằng phương pháp viễn thám và GIS”, mã số QT-00-22 của
Nguyễn Đình Minh và nnk [9] đã phân tích biến động theo không gian và thời gian
các lưu vực sông trong khu vực Hà Nội trên cơ sở phân tích dữ liệu viễn thám vệ
tinh và GIS. Tuy nhiên, để góp phần đánh giá chính xác sự suy giảm diện tích mặt
nước và chất lượng môi trường các hồ Hà Nội sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh thì vẫn
chưa có nghiên cứu nào được thực hiện.

19