BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG CÔNG CỤ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG ĐÁY ĐOẠN CHẢY QUA TỈNH HÀ NAM– NINH BÌNH GIAI ĐOẠN 2016 - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÀI TIỂU LUẬN
MÔN: BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
ỨNG DỤNG CÔNG CỤ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG ĐÁY ĐOẠN CHẢY QUA
TỈNH HÀ NAM– NINH BÌNH GIAI ĐOẠN 2016 - 2017

Người thực hiện

: Nguyễn Duy Anh

Lớp

: CH2B.MT

Khóa

: 2016-2018

Khoa

: Môi trường

Người hướng dẫn

: TS. Lê Thị Trinh

HÀ NỘI, 2017

1


MỤC LỤC

2


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Trong quá trình phát triển kinh tế – xã hội, dưới tác động của các yếu tố
tự nhiên và hoạt động của con người, tình hình diễn biến môi trường đang nảy
sinh hàng loạt các vấn đề ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước. Nhiều vấn
đề về môi trường cấp bách đã và đang diễn ra rất phức tạp ở qui mô địa
phương và trên toàn lưu vực cần được xem xét xử lý, khắc phục và phòng
ngừa. Trước những yêu cầu phát triển bền vững kinh tế – xã hội cho các tỉnh
và vùng lãnh thổ, vấn đề nghiên cứu đánh giá hiện trạng, dự báo xu thế diễn
biến môi trường là vấn đề bức xúc, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Sông Đáy nguyên là một phân lưu lớn đầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng,
dài 237 km, bắt đầu từ cửa Hát Môn chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam
và đổ ra biển tại cửa Đáy. Nhưng 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, phần đầu nguồn sông Đáy coi như đoạn sông chết. Hiện tượng bồi
lắng và nhân dân lấn đất canh tác cản trở việc thoát lũ mùa mưa. Lượng nước
để nuôi sông Đáy chủ yếu là do các sông nhánh, quan trọng nhất là sông Tích,
sông Bôi, sông Đào Nam Định, sông Nhuệ. Sông chảy theo hướng Tây Bắc –
Đông Nam. Hiện nay sông Đáy đã bị xâm nhập mặn ở vùng hạ du, phần
thượng và trung lưu cũng đã bị ô nhiễm do nguồn thải ở vùng dân cư tập
trung, khu công nghiệp của các tỉnh Hà Nam, Hà Tây, Nam Định, Ninh Bình
và Hà Nội, đặc biệt là úng, lụt ở vùng trũng Nam Định, Ninh Bình gây ô

nhiễm môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng.
Trong bối cảnh phát triển như Việt Nam hiện nay, việc từng bước ứng
dụng GIS trong công tác bảo vệ môi trường các lưu vực sông được triển khai
trong thực tiễn vừa đóng góp không nhỏ cho việc cải thiện, giảm thiểu ô
nhiễm môi trường và đưa ra được những giải pháp cho công tác bảo vệ môi
trường các lưu vực sông. Nhận thức rõ được sự cần thiết và quan trọng của
việc ứng dụng công nghệ GIS và công tác bảo vệ môi trường, đề tài: “Ứng
3


dụng công cụ GIS và viễn thám đánh giá diễn biến chất lượng nước sông
Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017”
được chọn thực hiện, nhằm góp thêm một hướng ứng dụng công nghệ mới
phuc vụ quản lý chất lượng môi trường nước.
2. Mục tiêu
- Đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà
Nam – Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017 thông qua chỉ số WQI
- Ứng dụng công cụ GIS và viễn thám đánh giá diễn biến chất lượng
nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh Bình
- Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông Đáy
3. Nội dung nghiên cứu
Thu thập số liệu quan trắc nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam –
Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017
- Thu thập, tổng hợp số liệu, thu thập ảnh vệ tinh về chất lượng nước
sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017
- Đánh giá diễn biến chất lượng nước thông qua chỉ số WQI
- Ứng dụng công cụ GIS và viễn thám thành lập bản đồ đánh giá diễn
biến chất lượng nước
- So sánh diễn biễn chất lượng sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam –
Ninh Bình theo kết quả quan trắc và bản đồ thành lập

- Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông Đáy
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Môi trường nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh
Hà Nam – Ninh Bình
- Phạm vi nghiên cứu: Sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh
Bình giai đoặn 2016-2017
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập và xử lý số liệu:

4


+ Thu thập tài liệu, các số liệu quan trắc tại các điểm quan trắc trên
sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017 từ
Trung tâm Quan trắc thành phố Hà Nội
+ Thu thập ảnh vệ tinh liên quan đến vùng nghiên cứu
+ Thu thập các văn bản có liên quan.
- Phương pháp viễn thám: Sử dụng các ảnh viễn thám về khu vực nghiên
cứu và phần mềm GIS để thành lập bản đồ môi trường nước khu vực sông
Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh Bình
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến các chuyên gia về lĩnh vực
GIS, viễn thám, môi trường trong và ngoài trường bằng hình thức phỏng vấn
trực tiếp
6. Kết quả dự kiến
- Hiện trạng chất lượng môi trường nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh
Hà Nam – Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017
- Đánh giá được diễn biến chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh
Hà Nam – Ninh Bình thông qua chỉ số WQI
- Bản đồ đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua
tỉnh Hà Nam – Ninh Bình

- So sánh diễn biễn chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà
Nam – Ninh Bình theo kết quả quan trắc và bản đồ thành lập
- Giải pháp quản lý chất lượng nước sông Đáy
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu
1.2 Các nguồn gây ô nhiễm chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà
Nam – Ninh Bình
1.3 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu liên quan đến luận văn
1.3.1 Tổng quan nghiên cứu chất lượng nước bằng công cụ WQI và Mapinfo

5


Số liệu (đã qua xử lý) có thể thu thập từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau,
từ các cơ quan Quan trắc, phòng Tài nguyên... Việc quan trắc, lấy mẫu nước
phân tích là cần thiết trong việc giám sát, đánh giá chất lượng nước. Tuy
nhiên, để đánh giá được sự thay đổi chất lượng nước theo thời gian, không
gian cần xây dựng một cơ sở dữ liệu lâu dài theo không gian và được cập nhật
thường xuyên. Vị trí các đối tượng trên bản đồ cho phép người sử dụng có thể
đánh giá khoảng cách từ nguồn gây ô nhiễm đến các điểm quan trắc, xác định
nguyên nhân gây ô nhiễm điểm dựa vào việc phân tích dòng chảy của nước.
Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính toán
từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về
chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn
qua một thang điểm. Thực hiện tính WQI thông qua các thông số và
nguyên tắc có sẵn.
Khi tính xong chỉ số chúng ta tiến hành đánh giá chất lượng nước mặt
thông qua việc so sánh chỉ số này với những cách phân chia phù hợp với từng
mục đích sử dụng. Việc so sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng
nước theo QĐ 879/QĐ-TCMT của Tổng cục môi trường-Bộ Tài nguyên và

Môi trường về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng
nước, ngày 01 tháng 7 năm 2011.
Sử dụng phần mềm Mapinfo để tạo mạng lưới. Sau khi tạo được bản đồ
mạng lưới, tiến hành cập nhật dữ liệu WQI cho mạng lưới thông qua phần
mềm Mapinfo.[4]
1.3.2 Tổng quan GIS và viễn thám
Các chỉ số về chất lượng nước thể hiện các đặc tính vật lý, hóa học, sinh
học của nước, được xác định truyền thống bằng phương pháp thu thập mẫu
trên thực địa và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm. Mặc dù phương pháp
đo đạc thực địa thường cho độ chính xác cao, tuy nhiên đây lại là một quá
trình tiêu tốn nhiều công lao động và thời gian xử lý, và do đó không có tính
6


khả thi để cung cấp một cơ sở dữ liệu về chất lượng nước đồng thời trên quy
mô một khu vực rộng lớn. Hơn nữa, phương pháp lấy mẫu điểm theo truyền
thống khó đánh giá được toàn diện hệ thống thủy hệ và xác định sự biến đổi
theo không gian và thời gian của chất lượng nước.
Với những tiến bộ trong khoa học công nghệ không gian trong những
thập kỷ gần đây, kỹ thuật viễn thám đã trở thành một công cụ hữu hiệu để đạt
được mục tiêu này. Kỹ thuật viễn thám có khả năng giám sát và nhận diện các
khu vực thủy hệ tỷ lệ lớn thông qua các thông số thể hiện chất lượng nước
một cách hữu hiệu bằng cách thực hiệu quả hơn rất nhiều sô với các phương
pháp truyền thống. Việc thu thập các dữ liệu viễn thám dưới dạng kỹ thuật số
và do đó có thể dễ dàng đọc được trên máy tính. Kỹ thuật viễn thám được sử
dụng từ năm 1970 và tiếp được sử dụng rộng rãi trong đánh giá chất lượng
nước.
Các bộ cảm khác nhau được đặt trên vệ tinh và các nền tảng khác, như là
máy bay, đo lượng bức xạ ở các bước sóng khác nhau phản xạ từ bề mặt
nước. Những phản xạ này được sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp để phát hiện

các chỉ số chất lượng nước khác nhau, ví dụ như chất rẳn lơ lửng (TSS), nồng
độ chlorophyll-a, độ đục, độ muối, tổng phốt pho, độ sâu Secchi, nhiệt độ,
pH…Đây là những yếu tố quan trọng trong giám sát và đánh giá chất lượng
nước.
Cho đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về việc xác định trực
tiếp các chỉ số phục vụ nghiên cứu chất lượng nước bằng ảnh vệ tinh. Có thể
kể đến chỉ số độ đục (Turbidity Index) và chỉ số chất diệp lục (Chlorophyll-a
Index) đã được Frohn và Autrey nghiên cứu và tính toán đối với ảnh Landsat.
Tiếp đó năm 2010, Montalvo cũng đã nghiên cứu và đưa ra công thức tính chỉ
số chất lơ lửng chuẩn hóa (Normalized Suspended Material Index – NSMI) sử
dụng các kênh ảnh red, green và blue của ảnh Landsat. Đã có nhiều nghiên
cứu kế thừa phương pháp nghiên cứu này phục vụ cho từng khu vực nghiên
cứu cụ thể ở nhiều nơi trên thế giới. Kết quả đã thực sự cho thấy khả năng của
7


việc sử dụng các kênh ảnh phù hợp trong việc tính toán chỉ số chất lượng
nước với độ tương quan cao và sai số nhỏ.[4]
1.3.3 Tổng quan ứng dụng GIS, viễn thám trong đánh giá chất lượng môi
trường nói chung và nước nói riêng
Đánh giá chất lượng nước mặt lục địa một cách tổng quát và được sử
dụng như một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước
và cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu,
trực quan. Từ đó giúp nâng cao nhận thức của cộng đồng về môi trường.
Phương pháp GIS và viễn thám được sử dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu, đánh
giá phạm vi, thành lập các bản đồ phân bố các chất ô nhiễm trên hệ thống
sông Nhuệ.
Chỉ số WQI là một loại chỉ số tổng hợp đánh giá chất lượng nước mặt
thông qua một số các thông số đặc trưng kết hợp với việc ứng dụng GIS để
thể hiện nó lên bản đồ trực quan. Hiện nay việc đánh giá chất lượng nước mặt

phải sử dụng rất nhiều các thông số nên gây rất khó khăn trong việc tính toán
và lưu trữ số liệu. Điều này được khắc phục bởi việc ứng dụng công nghệ GIS
vào thành lập bản đồ nội suy nước mặt mạng lưới quan trắc. Bản đồ là căn cứ
giúp xác định nhanh ranh giới, khu vực chất lượng nước trong một khu vực.
Bản đồ giúp việc thống kê, so sánh về chất lượng, diện tích chất lượng từng
loại nước một cách dễ dàng và có thể cập nhật dữ liệu một cách nhanh chóng.

8


Thu thập dữ liệu

Chọn lọc dữ liệu

Xây dựng lớp dữ liệu không gian

Xây dựng lớp dữ liệu thuộc tính

GIS

Bản đồ đánh giá chất lượng nước mặt

Quy trình đánh giá chất lượng nước mặt ứng dụng GIS
Chương 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Đánh giá chất lượng môi trường nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà
Nam – Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017
2.2. Xây dựng bản đồ chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam
– Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017
9

10


Chương 3. Kết quả nghiên cứu
3.1 Hiện trạng chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh
Bình giai đoạn 2016 – 2017
3.2 Đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam
– Ninh Bình dựa trên chỉ số chất lượng nước WQI và phần mềm Mapinfo giai
đoạn 2016 - 2017
3.3 Ứng dụng công cụ GIS và viễn thám đánh giá diễn biến chất lượng nước
sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam – Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017
3.4 So sánh diễn biến chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua tỉnh Hà Nam
– Ninh Bình giai đoạn 2016 – 2017
3.5 Các giải pháp kiểm soát chất lượng nước sông Đáy
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO

11


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Báo cáo kết quả quan trắc môi trường năm 2016 và năm 2017, Trung
tâm quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường
2. Bùi Nguyên Linh (2009). Ứng dụng công cụ GIS đánh giá chất lượng
môi trường nước mặt dựa trên số liệu quan trắc áp dụng cho tỉnh Bà Rịa –
Vũng Tàu, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Tôn Đức Thắng
3. Dương Thị Dung (2013). Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước sông
Thương trên địa bàn tỉnh Bắc Giang nhằm phục vụ quản lý tài nguyên nước,
Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội

4. Nguyễn Lệ Hằng (2016). Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa tin học
đánh giá môi trường chiến lược đối với quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội
cấp vùng trong điều kiện thực tế của Việt Nam, Báo cáo đề tài nghiên cứu
khoa học, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
5. Quyết định 879/QĐ-TCMT, ngày 07 tháng 7 năm 2011 về việc ban
hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước

12