NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI (NH4+) TRONG NƯỚC GIẾNG KHOAN HỘ GIA ĐÌNH BẰNG XƠ DỪA

Nghiên cứu

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI (NH4+) TRONG
NƯỚC GIẾNG KHOAN HỘ GIA ĐÌNH BẰNG XƠ DỪA
Trịnh Thị Thủy, Vũ Thị Mai
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Tóm tắt
Nước giếng khoan có hàm lượng amoni cao rất dễ chuyển hóa thành dạng độc
hơn cho cơ thể con người như nitrit, mặt khác amoni còn là tác nhân ơ nhiễm khó xử
lý. Tại một số quận huyện trên địa bàn thành phố Hà Nội, nước giếng khoan có hàm
lượng amoni cao hơn quy chuẩn cho phép nhiều lần. Vì vậy, việc nghiên cứu phương
pháp xử lý amoni trong nước giếng khoan quy mơ hộ gia đình ln nhận được sự quan
tâm của xã hội và các nhà khoa học. Nghiên cứu này đánh giá khả năng xử lý amoni
trong nước giếng khoan tại xã Đức Thượng, huyện Hoài Đức, thành phố Hà Nội bằng
xơ dừa kết hợp với một số vật liệu lọc đơn giản. Kết quả nghiên cứu cho thấy, mặc dù
hàm lượng amoni trong nước rất cao (vượt QCVN 09-MT:2015/BTNMT từ 32 đến 35
lần) nhưng bể lọc có thêm xơ dừa khả năng xử lý amoni tốt hơn so với bể lọc truyền
thống chỉ có cát và sỏi. Hiệu suất xử lý amoni của bể lọc có xơ dừa lên đến 70%, cao
hơn nhiều so với hiệu suất của bể lọc truyền thống (chỉ đạt mức nhỏ hơn 15%).
Từ khóa: Amoni; Xơ dừa; Nước giếng khoan; Xử lý amoni
Abstract
A study on ammonium removal from household well water using coconut fibre
Well water has a high content of ammonium which is easily converted into a
more toxic form for affecting human health such as nitrite. It is difficult to remove
ammonia from well water. In Hanoi, well water from some areas has much highter
content of ammonium than allowed national standards. Therefore, a study on the
removal of ammonium in household well water always receive the attention of society
and scientists. This study assessed the ability to treat ammonium in well water in
Duc Thuong commune, Hoai Duc district, Hanoi using coconut fiber combined with
some other common filtration materials. The results show that, although the content

of ammonium in well water is very high (exceeding the standard QCVN 09:2015/
BTNMT 32 - 35 times), the filter with coconut fiber layer has higher ability to remove
ammonium than the traditional filter using only sand and gravel. The ammonium
removal efficiency of the coconut fiber filter is up to 70%, much higher than that of the
traditional filtration tank (only 15% ammonia removal).
Keywords: Ammonium; Coconut fibre; Well water; Ammonium removal.
1. Đặt vấn đề
Những năm gần đây, nguồn tài
nguyên nước dưới đất ở Việt Nam đang
có xu hướng suy giảm về số lượng và
chất lượng do ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu và các hoạt động sản xuất, khai thác.
Theo báo cáo kết quả thực hiện chương

trình Mục tiêu quốc gia về nước sạch vệ
sinh môi trường của Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nơng thơn [4], chỉ có 32% hộ
dân trong số 84,5% dân số sử dụng nước
hợp vệ sinh được sử dụng nước từ các
cơng trình cấp nước tập trung, cịn lại
từ các cơng trình nhỏ lẻ như giếng đào,
giếng khoan, bể chứa nước mưa. Đối với

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019

3


Nghiên cứu

các hộ gia đình sử dụng nguồn cấp nước
sinh hoạt trực tiếp từ nước ngầm có thể
chịu các rủi ro đối với sức khỏe do chất
lượng nước không được kiểm soát. Đặc
biệt khi nước dưới đất ở Việt Nam thường
có xu hướng ơ nhiễm bởi các chỉ tiêu sắt,
mangan, asen, amoni.
Theo Trung tâm quan trắc môi trường
2014, hàm lượng amoni trong nước ngầm
đã vượt giới hạn cho phép nhiều lần, đặc
biệt ở các tỉnh miền Bắc của Việt Nam
như Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hải Dương,
Hưng Yên, Hà Nội,...[10]. Ở khu vực phía
Nam, điển hình là nhiều quận, huyện của
thành phố Hồ Chí Minh cũng đã ghi nhận
được mức độ nhiễm amoni với hàm lượng
rất cao [3].
Một số phương pháp thường sử
dụng trong thực tế để xử lý amoni trong
nước là: làm thống để loại bỏ NH3 ở mơi
trường pH cao; clo hóa đến điểm đột biến;
trao đổi ion; hấp phụ và sinh học. Trong
đó phương pháp hấp phụ sử dụng các vật
liệu như zeolite, vật liệu hấp phụ sinh học
được xem là các kỹ thuật đơn giản, hiệu
quả, tiềm năng để loại bỏ amoni trong
nước [1, 9].
Than hoạt tính, than sinh học được
chế tạo từ nhiều nguồn nguyên liệu khác
nhau, trong đó tận dụng các vật liệu thải

từ phụ phẩm nông nghiệp đang là một xu
hướng nghiên cứu và ứng dụng rất được
quan tâm [2, 6, 7, 8].
Việt Nam là quốc gia trồng dừa lớn
trên thế giới. Xơ dừa có thể được sử dụng
cho nhiều mục đích khác nhau như làm
dây thừng, dây xoắn, chỉ xơ dừa, chổi,
bàn chải, thảm chùi chân,...[5]. Tuy nhiên
việc nghiên cứu sử dụng xơ dừa trực tiếp
làm vật liệu hấp phụ sinh học còn chưa
có nhiều nghiên cứu. Nghiên cứu này, xơ
dừa được sử dụng như một lớp vật liệu lọc
trong bể lọc cát tại hộ gia đình để đánh giá
4

khả năng loại bỏ amoni trong nước ngầm,
bể lọc khơng có xơ dừa được sử dụng làm
hệ đối chứng, so sánh.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Thiết kế bể lọc quy mơ hộ gia đình
2.1.1. Chuẩn bị vật liệu
a. Xơ dừa
- Lựa chọn loại xơ dừa của các quả
dừa lấy cùi càng già càng tốt, khơ ráo,
khơng có mốc
- Xử lý xơ dừa trước khi đưa vào bể
lọc:
+ Xơ dừa được xé thành sợi nhỏ để
tạo độ đồng nhất của vật liệu lọc, đồng
thời làm tăng diện tích tiếp xúc với nước.

+ Xơ dừa sau khi được xé nhỏ được
rửa kĩ bằng nước dùng trong sinh hoạt tại
hộ gia đình nhằm loại bỏ các chất bẩn làm
giảm hiệu quả lọc của bể lọc như: đất, cát,
bụi,...
+ Sau khi rửa, xơ dừa được đem phơi
nắng tự nhiên đến khô ráo
b. Các loại vật liệu khác
- Cát vàng: là loại cát hạt trung, có
đường kính trung bình từ 0,3 ÷ 0,5 mm.
Cát được rửa sạch và phơi khô trước khi
đưa vào bể lọc.
- Cát đen: là loại cát hạt mịn, có
đường kính trung bình từ 0,01 ÷ 0,05 mm.
Cát được rửa sạch và phơi khô trước khi
đưa vào bể lọc.
- Sỏi: sử dụng loại sỏi có đường kính
trung bình từ 1 ÷ 2 cm để làm vật liệu đỡ.
Sỏi cũng được rửa sạch và phơi khô trước
khi đưa vào bể lọc.
2.1.2. Sắp xếp vật liệu lọc vào bể lọc
có sẵn tại hộ gia đình
Địa điểm: Thơn Nhuệ, xã Đức
Thượng, huyện Hồi Đức, Thành phố Hà
Nội.

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

Tiến hành sắp xếp các vật liệu lọc vào
hai bể lọc ở hai hộ gia đình liền kề nhau:
sử dụng bể lọc của gia đình đã xây và hiện
đang dùng để lọc nước giếng khoan. Loại
bỏ các vật liệu cũ gia đình đang sử dụng
để thay bằng các vật liệu nghiên cứu, làm
sạch bể trước khi đưa vật liệu mới vào.
Bể lọc thứ nhất: Bể có kích thước
dài 1,0 m; rộng 0,8 m; cao 1,0 m
Vật liệu lọc chỉ sử dụng cát vàng, cát
đen và sỏi. Bể lọc được bố trí như sau:
+ Lớp 1: Lớp dưới cùng bể: Sỏi (dày
10 cm).
+ Lớp 2: Cát vàng (dày15 cm).
+ Lớp 3: Cát đen (dày 10 cm).
+ Lớp 4: Cát vàng (dày 25 cm).
+ Lớp 5: Cát đen (dày 5 cm)
Ranh giới giữa 2 lớp vật liệu lọc được
rải một tấm bao tải loại mỏng.
Bể lọc thứ hai: Bể có kích thước dài
1,2 m; rộng 0,8 m; cao 1,0 m
Vật liệu lọc gồm cát vàng, cát đen,
sỏi và xơ dừa. Bể lọc được bố trí như sau:
+ Lớp 1: Lớp dưới cùng bể: Sỏi (dày
10 cm).
+ Lớp 2: Cát vàng (dày15 cm).
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

+ Lớp 3: Cát đen (dày 10 cm).

+ Lớp 4: Xơ dừa (dày15 cm).
+ Lớp 5: Cát vàng (dày 10 cm).
+ Lớp 6: Cát đen (dày 5 cm)
Ranh giới giữa 2 lớp vật liệu lọc được
rải một tấm bao tải loại mỏng.
2.2. Lấy mẫu đánh giá hiệu quả xử
lý NH4+ của các bể lọc
Sau khi sắp xếp các vật liệu lọc vào
bể xong, tiến hành bơm nước liên tục
trong vòng 2 ngày nhằm ổn định bể và
rửa sạch các vật liệu làm bể. Cả hai bể lọc
đều có lưu lượng nước bơm là 0,2 lít/s.
Đối với mỗi bể, mỗi tuần tiến hành
lấy mẫu một lần (1 mẫu đầu vào trước khi
chảy vào bể lọc và 1 mẫu sau khi chảy qua
bể lọc).
+ Mẫu nước giếng khoan được lấy
theo TCVN 6663-11:2011
+ Bảo quản mẫu theo TCVN 66633:2008
+ Phương pháp phân tích: Phân tích
chỉ tiêu NH4+ theo 4500-F, SMWW, 1995
2.3. Phương pháp xử lý số liệu
Xử lý số liệu bằng phần mềm EXCEL
2013.

3.1. Khả năng xử lý amoni của bể lọc khơng có xơ dừa

Hình 1. Biểu đồ hiệu suất bể lọc thứ nhất
Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019

5


Nghiên cứu

Hàm lượng amoni trong nước giếng
khoan đầu vào của bể lọc thứ nhất cao
(QCVN 09-MT:2015/BTNMT cho phép
từ 32 đến 35 lần). Hàm lượng amoni trong
nước giếng khoan tại địa điểm nghiên cứu
dao động như trên cũng có thể được lý
giải do các thời điểm lấy mẫu khác nhau.
Sau khi qua bể lọc thứ nhất (vật liệu
làm bể chỉ có cát và sỏi) thì hàm lượng
amoni trong nước có giảm nhưng không
nhiều. Hiệu suất xử lý thấp, dao động từ
7,47 - 16,16%.
3.2. Khả năng xử lý amoni của bể
lọc có xơ dừa
Hàm lượng amoni trong nước giếng
khoan tại bể lọc thứ hai cao tương đương
với nước giếng khoan tại bể lọc thứ nhất
(vượt QCVN 09-MT:2015/BTNMT cho
phép từ 32 đến 35 lần).
Từ kết quả phân tích hàm lượng
amoni trong mẫu nước trước và sau khi
qua bể lọc có xơ dừa cho thấy hàm lượng
amoni sau khi qua bể lọc giảm mạnh. Hiệu
suất xử lý thấp nhất là 23,73%, cao nhất
là 70,54%, trung bình đạt 56,25%. Trong

thời gian đầu sau khi thay bể lọc, hiệu
suất xử lý amoni thấp, sau đó tăng dần và

ổn định. Tính đến ngày lấy mẫu cuối cùng
của đợt nghiên cứu hiệu suất xử lý vẫn
đạt 66,25%. Thời gian đầu hiệu suất xử lý
thấp có thể giải thích do khi mới làm bể
lọc tốc độ lọc nước nhanh, thời gian tiếp
xúc với vật liệu lọc ít nên khả năng hấp
phụ của vật liệu kém. Khi bể lọc ổn định,
các lớp vật liệu dần được nén xuống, tốc
độ lọc chậm hơn, thời gian tiếp xúc với
vật liệu lọc nhiều hơn nên khả năng hấp
phụ của vật liệu tốt hơn.
Khả năng hấp phụ amoni của xơ dừa
có thể được giải thích do xơ dừa cấu trúc
nhiều lỗ xốp, có tính mao dẫn cao, có diện
tích bề mặt lớn nên có khả năng hấp phụ
được các chất hòa tan trong nước.
Mặc dù hiệu suất xử lý cũng tương
đối tốt, nhưng do nồng độ amoni trong
nước ở mức rất cao nên hàm lượng amoni
trong nước sau khi qua bể lọc vẫn vượt
quy chuẩn (với thời điểm hiệu suất xử lý
cao nhất nước sau khi qua bể lọc vẫn vượt
QCVN 09-MT:2015/BTNMT cho phép
từ 10 lần). Vì vậy, nước sau khi xử lý qua
bể lọc vẫn cần phải được xử lý tiếp bằng
các phương pháp lọc nước kháctrước khi
dùng cho ăn uống.

Hình 2: Biểu đồ hiệu suất xử lý amoni của bể lọc thứ hai

6

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

3.3. Kết quả khảo sát khả năng phân hủy của xơ dừa
Kết quả phân tích chỉ số Penmanganat trong mẫu nước bể lọc thứ hai
STT
1
2
3

Mẫu nước
đầu vào
ĐV1
ĐV2
ĐV3

Chỉ số Pemanganat Mẫu đầu ra bể Chỉ số Pemanganat
(mg/l)
lọc thứ hai
(mg/l)
33,4
ĐR1
26,1

31,2
ĐR2
19,3
34,5
ĐR3
20,2

Để khảo sát khả năng phân hủy của
xơ dừa, tiến hành lấy mẫu để xác định chỉ
số Pemanganat ở bể lọc thứ hai. Trong quá
trình nghiên cứu, tiến hành 3 lần lấy mẫu
(tần xuất 5 tuần lấy một lần), mỗi lần đều
lấy mẫu để xác định chỉ số Pemanganat
của nước trước và sau khi qua bể lọc theo
TCVN 6186:1996.
Từ số liệu phân tích chỉ số Pemanganat
của nước trước và sau khi qua bể lọc (bảng
trên) cho thấy nước giếng khoan của khu
vực này bị ô nhiễm chất hữu cơ. Vật liệu
lọc cũng có khả năng hấp phụ các chất
hữu cơ, đồng thời có thể khẳng định xơ
dừa khơng bị phân hủy trong khoảng thời
gian làm thí nghiệm (15 tuần) vì nếu bị
phân hủy thì chỉ số Pemanganat của nước
sau khi qua bể lọc sẽ cao hơn trong nước
trước khi qua bể lọc.
4. Kết luận
Hàm lượng amoni trong nước giếng
khoan của khu vực nghiên cứu cao hơn
QCVN 09-MT:2015/BTNMT (cao hơn từ

32 đến 35 lần). Nếu chỉ sử dụng bể lọc
thông thường làm từ cát và sỏi thì hầu như
khơng xử lý được amoni (hiệu suất xử lý
nhỏ hơn 15%). Bể lọc được làm từ xơ dừa
kết hợp với các vật liệu lọc thông thường
như cát và sỏi có hiệu quả xử lý amoni
cao hơn (hiệu suất xử lý có thể đạt đến
70%). Bể lọc từ xơ dừa kết hợp với các
vật liệu đơn giản như cát, sỏi phù hợp với
điều kiện của hầu hết các gia đình. Kết
quả nghiên cứu đóng góp một giải pháp
đơn giản góp phần thực hiện chương trình
mục tiêu quốc gia về nước sạch và vệ sinh
môi trường nông thôn.

Hiệu suất
xử lý (%)
21,86
38,14
41,45

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Asada T, Ohkubo T, Kawata K and
Olkawa K (2006). Ammonia adsorption on
Bamboo charcoal with acid treatment. Journal
of health science, 52 (5): 585 - 589.
[2]. Aworn A, Thiravetyan P, Nakbanpote
W (2009). Preparation of CO2 activated
carbon from corncob for monoethylene

glycol adsorption. Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, 333
(1 - 3): 19 - 25.
[3]. Bộ Tài Nguyên và Môi trường (2016).
Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia. Hà Nội.
[4]. Bộ  Nông nghiệp và Phát triển nơng
thơn (2014). Báo cáo kết quả thực hiện chương
trình Nước sạch vệ sinh môi trường nông thôn
và định hướng giai đoạn 2016 - 2020. Hà Nội.
[5]. Dự án DBRP Bến Tre (2011). Báo cáo
nghiên cứu phân tích chuỗi giá trị dừa Bến Tre.
[6]. El-Hendawy A. A; Samra S. E; Girgis
B. S (2001). Adsorption characteristics of
activated carbons obtained from corncobs.
Colloids Surf, 180(3): 209 - 221.
[7]. Huang H; Xiao X; Yan B; Yang L (2010).
Ammonium removal from aqueous solutions
by using natural Chinese (Chende) zeolite as
adsorbent. J. Hazard. Mater, 175 (1): 247 - 252.
[8]. Liu X, Zhang Y, Li Z, Feng R, Zhang
Y (2014). Characterization of corncob - derived
biochar and pyrolysis kinetics in comparison
with corn stalk and sawdust, Bioresource
Technology 170, 76 - 82.
[9]. Malekian R, Abedi-Koupai J, Eslamian
S.S, Mousavi S.F, Karim C.A, Afyuni M (2011).
Ion - exchange process for ammonium removal
and release using natural Iranian zeolite.
Applied Clay Science, 51: 323 - 329.
[10]. Trung tâm quan trắc và dự báo tài

nguyên nước (2014). Thông báo diễn biến tài
nguyên nước dưới đất 6 tháng đầu năm 2013 và
dự báo xu thế diễn biến tài nguyên nước dưới
đất 3 tháng cuối năm 2013 và 3 tháng đầu năm
2014. Hà Nội.

BBT nhận bài: 04/11/2019; Phản biện
xong: 19/11/2019

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019

7


Nghiên cứu

LỰA CHỌN KHAI THÁC TỐI ƯU NHẰM TRÁNH XÂM NHẬP
MẶN ĐỐI VỚI CÁC LỖ KHOAN KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI
ĐẤT CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC VEN BIỂN. LẤY VÍ DỤ VÙNG
TỈNH NINH THUẬN
Phạm Qúy Nhân, Trần Thành Lê, Tạ Thị Thoảng
Trường Đại học Tài ngun và Mơi trường Hà Nội

Tóm tắt
Đặc điểm nổi bật của các vùng ven biển là nhu cầu cấp nước lớn do mật độ dân
số cao, các tầng chứa nước thường mỏng và bị xâm nhập mặn. Chính vì vậy, thiết kế
xây dựng hệ thống cấp nước dưới đất cho những vùng này đòi hỏi đảm bảo lưu lượng
khai thác nhưng không gây ra xâm nhập mặn. Sử dụng lời giải giải tích giải phương
trình vi phân vận động của nước dưới đất trong tầng chứa nước ven biển tồn tại ranh
giới mặn nhạt và phương pháp quy hoạch tuyến tính và ứng dụng vào vùng nghiên cứu

tỉnh Ninh Thuận đã xác định được lưu lượng tối ưu của các lỗ khoan khai thác nhằm
tránh xâm nhập mặn trong q trình hút nước.
Từ khóa: Tối ưu; Xâm nhập mặn; Khai thác nước dưới đất; Tầng chứa nước ven
biển; Tỉnh Ninh Thuận
Abstract
Optimization of groundwater abstraction for mitigation of saltwater intrusion of
water wells in coastal aquifers: A case study in Ninh Thuan province
Typical characteristics of coastal area are the big demand of water supply due
to density population and coastal aquifers with fresh-salt water interface. Therefore,
design and construction of water wells in this area is the need to avoid the salt
water intrusion. Using the analytical solutions from governing equation of motion
of underground water for coastal aquifers with fresh-salt water interface, the linear
programing and applying to Ninh Thuan province is to determine the maximum
pumping rates of water wells which avoiding salt water intrusion during pumping.
Key words: Optimization; Salt intrusion; Groundwater abstraction; Coastal
aquifers; Ninh Thuan province.
1. Đặt vấn đề
Ninh Thuận là một tỉnh ven biển
thuộc Nam Trung Bộ. Đây là vùng có khí
hậu khắc nghiệt chịu ảnh hưởng nặng nề
của hạn hán và xâm nhập mặn (XNM),
trong đó có XNM của các tầng chứa nước
(TCN) ven biển. Đề xuất các giải pháp
công nghệ nhằm khai thác bền vững nước
dưới đất, giảm thiểu XNM sẽ góp phần
vào khai thác bền vững nước cho các TCN
thuộc dải ven biển miền Trung trong đó có
tỉnh Ninh Thuận. Có nhiều giải pháp được
8

đề xuất để tăng cường khai thác nước dưới
đất trong vùng nghiên cứu để bổ sung sự
thiếu hụt nguồn cung cấp trong mùa khô.
Các giải pháp đó có thể kể đến đó là đề
xuất bổ xung nhân tạo cho nước dưới đất
(Nguyễn Thị Kim Thoa, 2006), xây dựng
tường chắn ngầm (Nguyễn Quốc Dũng,
2019) [1]. Tuy nhiên các giải pháp đó đều
địi hỏi làm tăng nguồn bổ cập và trữ nước
để đảm bảo khai thác vào mùa khô và điều
này thường được thực hiện ở vùng nằm
sâu đất liền, xa biển. Đặc điểm nổi bật của

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

các vùng ven biển là nhu cầu cấp nước lớn
do mật độ dân số cao, các TCN thường
mỏng và bị XNM. Chính vì vậy, thiết kế
xây dựng hệ thống cấp nước dưới đất cho
những vùng này đòi hỏi đảm bảo lưu lượng
khai thác nhưng khơng gây ra XNM.
Bài tốn tối ưu về lưu lượng khai
thác đã được đề cập nhiều trong các cơng
trình nghiên cứu khác nhau như Hallajji
et al., 1996; Mantoglou, 2003. Ngay cả ở
Việt Nam, bài toán quy hoạch tuyến tính
để tính tốn lưu lượng khai thác tối ưu

cũng đã được áp dụng cho các giếng khai
thác nước dưới đất thuộc nhà máy nước
Mai Dịch (Phạm Quý Nhân, Trần Văn An,
2004) [4]. Vấn đề đặt ra ở đây chính là
tính tốn lưu lượng khai thác tối ưu cho
các giếng không chỉ tối ưu về lưu lượng
khai thác mà đồng thời không gây ra dịch
chuyển ranh giới mặn nhạt (RGMN) trong
các TCN này.
Phương trình vi phân vận động của
dịng thấm trong đới mặn - nhạt
Hình 1 minh họa cho sự phân bố
nước trong vùng tồn tại RGMN và các ký
hiệu được thể hiện trong hình vẽ:

ξ (x,y): chiều sâu lớp nước nhạt tính
từ mặt nước biển (mặt chuẩn 0 - 0) đến
RGMN
hf (x,y): cột áp lực của lớp nước nhạt
tính từ mặt đáy TCN
Đới 1: đới nước nhạt hồn tồn
Đới 2: đới chuyển tiếp nước mặn
nhạt tính từ đới nước mặn hoàn toàn đến
đới nước nhạt hoàn toàn
L: chiều dài TCN tính từ đới 2
B: chiều rộng TCN
q: lưu lượng đơn vị chiều rộng dịng
thấm từ bên ngồi vào TCN và được tính
bằng q=Vc/B Vc=NcA
Vc: lưu lượng cung cấp thấm trong

một đơn vị thời gian
Nc: mức độ cung cấp thấm trong một
đơn vị thời gian
A: diện tích phần thu nước cung cấp
thấm (thường là vùng lộ có khả năng cung
cấp thấm cao cho TCN)
(x,y): tọa độ điểm nghiên cứu
Đới chuyển tiếp ranh giới mặn nhạt
trong TCN được giả thiết phân chia thành
2 đới rõ rệt là đới nước mặn và đới nước
nhạt
hf - d=δξ
Trong đó
=
δ

(1)

ρs − ρ f

= 0.025

ρf

ρs là mật độ nước mặn và ρf là mật độ
nước nhạt
Phương trình vi phân vận động của
nước dưới đất trong đới nước nhạt (đới 1)
trong trạng thái vận động ổn định là:
Hình 1: Sơ đồ phân bố RGMN và các ký

hiệu trong TCN (Mantoglou, 2003)

∂h f  ∂ 
∂h f 
∂ 
0 (2)
 Kh f
 +  Kh f
+ N −Q =
∂x 
∂x  ∂y 
∂y 

Phương trình vi phân vận động của
b (x,y): chiều sâu lớp nước nhạt tính
nước dưới đất của lớp nước nhạt trong đới
từ mặt thống đến RGMN
Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019

9


Nghiên cứu

nước hỗn hợp (đới 2) trong trạng thái vận dịng chảy hướng về phía vng góc với
động ổn định là:
biên sẽ bằng 0 tức là
∂h f  ∂ 
∂h f 
∂ 

0 (3)
 Kb
 +  Kb
+ N −Q =
∂x 
∂x  ∂y 
∂y 

Trong đới 1: b = hf
Trong đới 2: b = hf - d + ξ (4)
Cả 02 phương trình (2) và (3) có thể
thể hiện theo dạng phương trình (3). Theo
Strack (1976), đã định nghĩa hàm thế
năng như sau:
Trong đới 1:
=
Ô

1 2
 h f − (1 + δ ) d 2 
2

Trong đới 2:
Ô=

(1+δ )

(h

–d )

2

(5)

3. Lời giải của phương trình vi
phân với các điều kiện biên khác nhau
- Miền thấm bán vô hạn biên cấp
nước loại 1 là đường bờ biển
- Miền thấm giới hạn bởi biên cấp
nước loại 1 là biển và 02 biên cách nước
- Miền thấm giới hạn bởi biên cấp
nước loại 1 là biển và 03 biên cách nước
Dùng phương pháp chiếu ảnh và
cộng dịng, nghiệm của phương trình vi
phân cho các trường hợp khác nhau được
thể hiện như sau:

3.1. Trong trường hợp TCN bán vô
hạn với một biên cấp nước là bờ biển, số
Tại vị trí của chân lưỡi mặn, khi mà
lượng lỗ khoan M và lưu lượng các lỗ
ξ=d thì phương trình (1) có thể nhận được:
khoan được xác định
hf = (1 + δ)d
Nếu K, N, Q được biết trong trường
Từ phương trình (2), (3) và (5), hàm hợp TCN bán vô hạn với một biên cấp
thế năng thỏa mãn phương trình vi phân nước là bờ biển và các biên cách nước
liên tục của dòng thấm như sau:
khác nhau thì phương trình (6) có thể

2δ

f

được giải bằng phương pháp giải tích
hoặc phương pháp số. Khi hàm được xác
định thì tại đới RGMN có thể được tính
Trong đó:
từ phương trình (4) và (5) như sau:
Φ: hàm thế năng trong môi trường
Đới 1
mật độ thấm đồng nhất
K: hệ số thấm của TCN, TCN đồng
nhất
Đới 2
N: giá trị cung cấp thấm bề mặt phân
bố đều
(7)
Q: lưu lượng hút nước từ các lỗ khoan
q: là lưu lượng đơn vị theo chiều
Giá trị áp lực bề mặt sẽ nhận được
rộng dòng thấm chảy từ bên rìa và khơng
phụ thuộc theo trục y
Đới 1
Với các điều kiện biên như sau: (1)
tại đường bờ biển nếu khi (x = 0) lúc đó
ξ = 0 và Φ(x,y) = 0 (2) tại biên cách nước
Đới 2
∂  ∂Ô
K

∂x  ∂x

10

 ∂  ∂Ô
K
+
 ∂y  ∂y


0 (6)
+ N −Q =


Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

(8)

nghiệm như sau:
(10)

Vị trí của chân lưỡi mặn có thể được
xác định bằng cách giải phương trình xác
Trong đó (xj,yj), j=1,2,...,M là tọa độ
định khi giá trị hàm của , phương trình các lỗ khoan. Lời giải này dựa vào phương
khơng đường thẳng như sau:
trình của Thiem (1906) với lưu ý rằng lỗ

(9) khoan ảo chiếu đối xứng qua biên cấp
nước (đường bờ biển) có tọa độ là (-xj, yj)
Như đã biết ở mục trên phương trình là lỗ khoan ép nước với lưu lượng là -Q
j
vi phân liên tục của dịng thấm (6) có thể
với j=1,2,....,M. Giá trị
được tính cho
được giải bằng phương pháp số (ví dụ
trường hợp tồn tại dòng thấm từ bên sườn
phần mềm MODFLOW). Trong một số
vào (Bear, 1972).
trường hợp nơi mà TCN phân bố dạng
b) Trong trường hợp nếu khơng có lỗ
chữ nhật, hệ số thấm K và TCN đồng
nhất, giá trị cung cấp thấm N là phân bố khoan, phương trình (9) và (10) cho thấy
đồng đều và giá trị lưu lượng thấm đơn rằng lưỡi mặn nằm song song và cách
vị từ bên sườn là không đổi và độc lập đường bờ biển một khoảng cách.
theo trục y, thì phương trình đó có thể giải
bằng phương pháp giải tích.
a) Trong trường hợp TCN đồng nhất,
c) Khi có lỗ khoan hút nước lưỡi mặn
bán vơ hạn, khơng có cung cấp thấm (N = sẽ di chuyển về lỗ khoan và hình dạng
0), có M lỗ khoan hút nước với lưu lượng lưỡi mặn sẽ được xác định bằng cách giải
là Qj với j=1,2,....,M.
phương trình (9) để xác định theo hàm
3.2. Lời giải giải tích về xâm nhập
mặn trong các TCN phân bố hữu hạn
một biên cấp nước và hai biên cách nước
song song nhau
Phương trình (10) được dựa trên giả

thiết TCN bán vơ hạn với một biên cấp
nước H=const là đường bờ biển. Trong
phần lớp các trường hợp, các TCN ven
biển là chứa nước hữu hạn nên cần xác
định lời giải trong các trường hợp này.
Hình 2: TCN ven biển giới hạn bởi một
Dưới đây là lời giải trong trường hợp
biên cấp nước và 3 biên cách nước: Hệ
TCN hữu hạn hình chữ nhật một biên cấp
số chiếu ảnh đối với biên cấp cho một lần
nước và ba biên cách nước.
chiếu mimag = 1, Hệ số chiếu ảnh đối với
Trong trường hợp nếu chiếu ảnh qua
các biên cách nước với số lần chiếu là 0
nimag = 0
các biên cách với 1 lần chiếu nimag=1 và
Trong trường hợp này, Strack (1976) biên cấp với 1 lần chiếu mimag=1. Lúc
và Cheng et al. (2000) cũng đã giải này ta sẽ có 06 lỗ khoan cấp nước và 06 lỗ
phương trình vi phân liên tục và được khoan hút nước (Hình 3)
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019

11


Nghiên cứu

Hình 3: TCN ven biển giới hạn bởi một biên cấp nước và 2 biên cách nước song song nhau phân bố ở
phía Bắc và phía Nam vùng nghiên cứu: Hệ số chiếu ảnh đối với biên cấp với số lần chiếu mimag = 1,
hệ số chiếu ảnh đối với các biên cách nước với số lần chiếu là nimag =1

Bằng phương pháp cộng dịng ta có:

(11)

Trong đó B là chiều rộng TCN
Nếu số lần chiếu nimag ≥ 1 thì ta có kết quả lời giải như sau:

(12)

3.3. Lời giải giải tích về xâm nhập mặn trong các TCN phân bố hữu hạn một biên
cấp nước và hai biên cách nước song song nhau, một biên cách nước phân bố vng góc

Hình 4: TCN ven biển giới hạn bởi một biên cấp nước và 02 biên cách nước song song nhau phân bố ở
phía Bắc và phía Nam vùng nghiên cứu, 01 biên cách nước ở phía Đơng: Hệ số chiếu ảnh đối với biên
cấp với số lần chiếu mimag = 2, Hệ số chiếu ảnh đối với các biên cách nước với số lần chiếu nimag = 1

12

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

(13)

Giá trị được đưa vào công thức khi
tồn tại giá trị cung cấp thấm. L là chiều
dài phân bố TCN

(14)

4. Tối ưu lưu lượng khai thác của
các lỗ khoan hút nước

Trong đó:
Đặt Qi; i=1,2,...,M là lưu lượng các
Qi, i=1,2,..,M: Lưu lượng của các lỗ
lỗ khoan hút nước trong TCN ven biển.
Tọa độ (xi;yi) i=1,2,...,M của các lỗ khoan khoan hút nước
Qtot: tổng lưu lượng của các lỗ khoan
là biết trước. Bài toán đặt ra ở đây là, tổng
lưu lượng khai thác của các lỗ khoan gần hút nước
RGMN là lớn nhất nhưng sự dịch chuyển
x(τi): tọa độ x mà tại đó tồn tại chân
RGMN khơng vượt q vị trí của các lỗ lưỡi mặn
khoan khai thác.
Điều này cũng đòi hỏi giá trị thế năng
Như vậy, nội dung của bài toán tối ưu tại lỗ khoan phải lớn hơn giá trị thế năng tại
được thể hiện bằng các công thức như sau
chân lưỡi mặn, tức là
Hàm mục tiêu:
. Cũng cần lưu ý rằng các phương trình
Max
Qtot=Q1+Q2+....+QM
(10), (11), (12) và (13) có thể hiện theo
dạng cơng thức như sau:
Điều kiện ràng buộc:
Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019

13

Nghiên cứu

(15)
Lấy ví dụ vùng Ninh Thuận

Trong đó:

Chúng ta biết thế năng tại chân lưỡi
mặn là và như vậy để tránh XNM vào lỗ
khoan, hàm ràng buộc sẽ là
(16)
(17)
Trong đó:
Do điều kiện ràng buộc (17) là hàm
tuyến tính với hàm mục tiêu là . Lúc này
bài tốn tối ưu có thể thể hiện như sau:
Hàm mục tiêu:

Max:

Trong vùng nghiên cứu tồn tại 02
TCN có triển vọng đó là TCN Holoxen
và TCN Pleistoxen. Tuy nhiên, khu vực
gần trung tâm TP. Phan Rang - Tháp
Chàm TCN Pleistoxen gần như bị mặn
(TDS>1g/L). Đối với các cơ sở trường
học, bệnh viện, công sở,...thiếu nguồn
nước cấp vào mùa khơ là rất nghiêm trọng.

Chính vì vậy, nhóm tác giả lựa chọn TCN
Holoxen trong vùng này để thiết kế, tính
tốn tối ưu cho một cơng trình cấp nước
dưới đất đảm bảo khai thác bền vững và
không bị XNM. Sơ đồ vị trí các lỗ khoan
khai thác dự kiến xem trên hình vẽ

Điều kiện ràng buộc:

(18)

Bài tốn tối ưu này có thể giải bằng cơng
cụ MATLAB hoặc SOLVER trong EXCEL

Hình 5: Sơ đồ vị trí các lỗ khoan khai thác
dự kiến TCN Holoxen vùng Ninh Thuận

Hình 6: Kết quả cơng cụ SOLVER trong EXCEL giải bài tốn tối ưu lưu lượng khai thác
tránh XNM

14

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

Các thơng số được đưa vào tính tốn
bao gồm:
Tọa độ của các lỗ khoan dự kiến

thiết kế là LK1(1500;0); LK2(1600,270).
Chiều dày TCN là lớp nước mặn d = 12
m. Lưu lượng đơn vị dòng thấm bên sườn
là 0,7 m2/ng. Mô đun giá trị cung cấp
thấm cho TCN là 0.001 m/ng. Chiều dài
TCN là L = 3500 m. Hệ số thấm của TCN
là 35 m/ng.
Kết quả sử dụng công cụ SOLVER
trong EXCEL để giải bài tốn quy hoạch
tuyến tính là Q1 của LK1 là 152 m3/ng;
Q2 của LK2 là 130 m3/ng
Hình 6 cũng cho thấy, thay đổi vị trí
của các lỗ khoan khai thác đối với RGMN
cũng là một giải pháp thay đổi lưu lượng
khai thác cho phù hợp với nhu cầu.
5. Kết luận
Kết quả nghiên cứu lựa chọn khai
thác tối ưu nhằm tránh XNM đối với các lỗ
khoan khai thác nước dưới đất các TCN ven
biển có thể rút ra một số kết luận như sau:
Khai thác nước dưới đất các TCN
ven biển cần xem xét vấn đề XNM, tối
ưu hóa lưu lượng khai thác đảm bảo lưu
lượng khai thác bền vững là yêu cầu cấp
thiết cho các công trình khai thác nước
dưới đất trong các TCN ven biển.
Đối với các cơng trình khai thác
nước dưới đất các TCN ven biển đang
hoạt động, xem xét tính tốn lại lưu lượng
khai thác đảm bảo tránh XNM là rất cần

thiết bởi sự thay đổi các yếu tố cung cấp
thấm, dòng thấm bên sườn trong bối cảnh
BĐKH. Đối với các cơng trình khai thác
dự kiến, vị trí của các lỗ khoan khai thác
đối với RGMN cũng như tính tốn lưu
lượng khai thác cho phù hợp với nhu cầu
cấp nước là rất cần thiết.
Kết quả lựa chọn khai thác tối ưu
nhằm tránh XNM đối với các lỗ khoan
khai thác nước dưới đất các TCN ven biển
vùng tỉnh Ninh Thuận phục vụ cấp nước
cho cơ sở công cộng đã xác định được là
Q1 của LK1 là 152 m3/ng; Q2 của LK2 là
130 m3/ng.

Lời cảm ơn: Nghiên cứu này là
một phần sản phẩm đề tài cấp Nhà nước
“Nghiên cứu các giải pháp khoa học,
công nghệ hạn chế xâm nhập mặn đối
với các TCN ven biển miền Trung trong
bối cảnh BĐKH; ứng dụng thí điểm cho
cơng trình cụ thể trên địa bàn tỉnh Ninh
Thuận” thuộc “Chương trình Khoa học
và Cơng nghệ ứng phó với BĐKH, quản
lý tài nguyên và môi trường” giai đoạn
2016 - 2020, Mã số BĐKH/16-20, chúng
tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Quốc Dũng (2019). Nghiên cứu
xây dựng mơ hình thu và lưu giữ nước phục vụ cấp

nước sạch hiệu quả cho vùng khô hạn khan hiếm
nước Ninh Thuận - Bình Thuận. Báo cáo tổng kết
đề tài ĐLCNN, mã số ĐTĐL-CN.63/15.
[2]. Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Trung
(2013). Lập bản đồ địa chất thuỷ văn tỷ lệ
1/50.000 các tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận. Lưu
trữ Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên
nước Quốc gia.
[3]. Cục Quản lý tài nguyên nước (2009).
Nghiên cứu mối quan hệ giữa các tầng, phức
hệ chứa nước với tiềm năng tài nguyên nước và
đề xuất giải pháp trữ nước và bổ sung nhân tạo
NDĐ. Thí điểm áp dụng cho lưu vực sơng Cái
(Kinh Dinh) tỉnh Ninh Thuận. Lưu trữ Cục Quản
lý Tài nguyên nước.
[4]. Phạm Qúy Nhân, Trần Văn An (2004).
Tối ưu hóa các bãi giếng khai thác nước dưới đất
bị suy thoái. Báo cáo khoa học Đại hội toàn quốc
lần thứ 4 Hội Địa chất thủy văn Việt Nam nhiệm
kỳ 2001 - 2005.
[5]. Đoàn 2F (1987). Báo cáo lập bản đồ
ĐCTV - ĐCCT tỷ lệ 1/200.000 vùng Thanh Hóa Vinh. Liên đồn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên
nước miền Bắc.
[6]. Adrian D.Werner, Jame D.Ward, Leanne
K.Morgan, Craig T.Simmons, Neville I.Robinson,
and Micheal D.Teubner (2012). Vulnerability
Indicators of Sea Water Intrusion. Ground Water,
Vol. 50(1), pp. 48 - 58.
[7]. Aristotelis Mantoglou (2003). Pumping
management of coastal aquifers using analytical

models of saltwater intrusion. Water Resources
Research, Vol. 39 No 12, 1335.

BBT nhận bài: 25/11/2019; Phản biện
xong: 09/12/2019

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019

15


Nghiên cứu

KẾT HỢP SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM LANDSAT VÀ
SENTINEL - 2 TRONG GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG BỜ BIỂN
KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM
Nguyễn Hải Đơng1, Đỗ Thị Phương Thảo2,
Dỗn Thị Thái Hòa1, Trần Thị Hiền1
1
Cục Viễn Thám Quốc gia
2
Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Tóm tắt
Viễn thám ngày càng được sử dụng nhiều trong giám sát bờ biển khi cho phép
phát hiện xói lở hoặc bồi tụ một cách nhanh chóng hiệu quả trên phạm vi rộng. Bài
báo sử dụng ảnh Landsat năm 2005, 2010 và ảnh Sentinel - 2 năm 2018 để chiết xuất,
phân tích diễn biến đường bờ tại khu vực Quảng Nam trước và sau khi có các cơng
trình ven bờ bằng phương pháp kết hợp giữa giá trị ngưỡng và tỉ số ảnh. Các ảnh viễn
thám được xử lý độc lập và cho ra kết quả là hiện trạng đường bờ biển tại các thời

điểm nói trên, tốc độ thay đổi đường bờ biển được tính tốn từ các phương pháp thống
kê có sẵn trong phần mở rộng DSAS (Digital Shoreline Analysis System) của công cụ
GIS qua từng giai đoạn, từ đó đưa ra dự báo xu thế biến đổi đường bờ biển. Bờ biển
tỉnh Quảng Nam ln ln có xu thế biến động xói lở - bồi tụ đan xen, tuy nhiên, q
trình xói lở diễn ra chủ yếu và phần bờ biển xói lở xảy ra mạnh nhất ở đoạn bờ thuộc
phường Cửa Đại và xã Tam Hải.
Từ khóa: Sentinel - 2; GIS - DSAS; Biến động bờ biển; Quảng Nam
Abstract
Using Lansat and Sentinel - 2 remote sensing images in monitoring shoreline
change in Quang Nam province
Remote sensing has been used widely in coastal monitoring. It helps to detect
erosion or deposition on a large scale very effectively. This study uses 2005 and 2015
Landsat images and 2018 Seninel - 2 images to extract and analyze shoreline changes
in Quang Nam before and after coastal works by a method of combining threshold
values and image ratios method. Remote sensing images are processed independently
to result in the current state of the coastline in 2005, 2015 and 2018. The speed of
shoreline changing is calculated using the statistical methods available in the DSAS
(Digital Shoreline Analysis System) of GIS extension tools. The results were then used
to forecast the changing trends of coastal dynamic. The coast of Quang Nam province
is always affected alternately by erosion and deposition, however, the erosion is the
dominant process and is strongest in Cua Dai and Tam Hai areas.
Key words: Sentinel - 2; GIS- DSAS; Shoreline changes; Quang Nam
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, các khu vực ven biển đều
đang phải đối mặt với một hiện tượng
là xói lở và bồi tụ, làm thay đổi ít nhiều
đường bờ biển. Mặt khác, quá trình này
16

diễn ra thường xuyên, liên tục với cường

độ ngày càng tăng, ảnh hưởng không nhỏ
đến cuộc sống của dân cư ven biển cũng
như các chính sách phát triển kinh tế xã
hội của địa phương. Quảng Nam là một

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

tỉnh ven biển thuộc vùng phát triển kinh
tế trọng điểm miền Trung có chiều dài
đường bờ biển trên 125 km. Với sự gia
tăng nhanh về dân số, sự phát triển mạnh
về công nghiệp, sự biến động, xung đột về
sử dụng đất trên khu vực đã tạo ra nhiều
áp lực cho môi trường tự nhiên vùng bờ
nên khu vực này đang phải đối mặt với
hiện tượng xói lở, bồi tụ nghiêm trọng, do
đó đường bờ biển cũng có sự biến động
mạnh mẽ [1, 2].
Công nghệ theo dõi biến động đường
bờ được áp dụng rộng rãi nhất trên thế giới
hiện nay vẫn là sử dụng ảnh viễn thám đa
thời gian kết hợp với hệ thống thông tin
địa lý (GIS), đây là phương pháp hiệu quả
cho việc theo dõi và tính tốn các biến
động bờ biển và cũng được áp dụng phổ
biến ở Việt Nam [3]. Xuejie Li và Michiel
(2010) sử dụng ảnh Landsat và Spot theo

phương pháp chiết xuất một kênh 5 duy
nhất kết hợp với tỉ số ảnh giữa kênh 2 và
4, giữa kênh 2 và 5 cùng dữ liệu địa hình
để phân tích sự thay đổi của đường bờ
biển, đã kết luận rằng sự thay đổi lớn nhất
ở vị trí của đường bờ biển theo thời gian
xảy ra trong khu phát triển Nansha, nằm
ở phía Bắc vịnh Lingdingyang giai đoạn
1960 đến 2000 [4]. Mới đây, Seynabou
et al (2019) trình bày tổng quan đánh giá
về các phương pháp xử lý hình ảnh được
sử dụng để phát hiện đường bờ trong viễn
thám, các tác giả sử dụng chủ yếu là ba
phương pháp: phân ngưỡng, tổ hợp màu
và tỉ lệ ảnh, hầu hết các phương pháp sử
dụng dữ liệu ảnh Landsat cùng với các
phần mềm thương mại [5]. Trần Văn Diện
và nnk (2005) sử dụng phương pháp tổ
hợp màu các kênh cận hồng ngoại của
các ảnh vệ tinh thu tại các thời điểm khác
nhau (MOS-1/MESSR, ADEOS/AVNIR,
LANDSAT, ASTER, SPOT) kết hợp với
điều tra thực địa để theo dõi diễn biến xói
lở bờ biển và biến động cửa đầm phá Tam

Giang đã ghi nhận các vị trí cửa đầm phá
và những biến động của nó từ năm 1979
đến 2005, có ý nghĩa quan trọng cho việc
dự báo rủi ro do lũ và xâm nhập mặn cũng
như những hậu quả khác [6]. Nguyễn Duy

Khang, Lê Mạnh Hùng (2012) đã số hóa
trực tiếp đường bờ từ ảnh vệ tinh Landsat
TM và SPOT để đánh giá thực trạng xói
lở bờ biển và suy thoái rừng phòng hộ
khu vực Gò Công Đông, tỉnh Tiền Giang,
sau đó chồng xếp để đánh giá biến động
đường bờ [7]. Trịnh Lê Hùng và Vũ Danh
Tuyên (2013) đã phân loại ảnh vệ tinh đa
thời gian nhằm chiết tách thông tin nước đất liền phục vụ đánh giá biến động đường
bờ khu vực hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên
[8]. Năm 2017, Trần Văn Tình và Doãn
Hà Phong đã sử dụng ảnh Landsat để xác
định tốc độ xói lở, bồi tụ cho khu vực bờ
biển mũi Cà Mau bằng phương pháp tỉ số
ảnh và công cụ DSAS, kết quả đã chỉ ra
được tốc độ và khoảng cách sạt lở hoặc
bồi tụ tại các vị trí đường bờ biển có biến
động [9]. Các phương pháp trên phần lớn
chỉ sử dụng một loại ảnh vệ tinh quang
học, có ưu điểm nhanh chóng xác định
được đường bờ và độ biến động, tuy nhiên
phương pháp phân ngưỡng và phân loại lại
phụ thuộc vào độ chính xác kết quả phân
loại và q trình số hóa đường bờ.
Bài báo này nhằm mục đích giới thiệu
việc sử dụng kết hợp ảnh vệ tinh Landsat
(độ phân giải trung bình) và Sentinel - 2
(độ phân giải cao) trong giám sát biến
động bờ biển tỉnh Quảng Nam bằng công
cụ DSAS cho phép nâng cao độ chính xác

xác định thơng tin đường bờ phục vụ phân
tích và dự báo các xu thế biến động.
2. Đặc điểm khu vực nghiên cứu
Quảng Nam nằm trong tọa độ địa lí
14 54’-16o13’ vĩ độ Bắc và 107o3’-108o45’
kinh độ Đơng, có diện tích tự nhiên là
10.438km2 và dân số là 1,46 triệu người.
o

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019

17


Nghiên cứu

Hình 1: Vị trí địa lý tỉnh Quảng Nam

So với cả nước, Quảng Nam là tỉnh
có diện tích tự nhiên lớn (thứ 6) và dân số
đông (thứ 5) của cả nước; được chia thành
18 đơn vị hành chính gồm 16 huyện và 2
thành phố [1]. Vì vĩ độ tương đối thấp nên
hàng năm nhận được lượng bức xạ phong
phú, đồng thời, gần biển nên chịu sự tác
động của nhiều yếu tố thời tiết khí hậu
khác nhau như gió mùa Đông Bắc, Tây
Nam và chịu tác động sâu sắc của biển
Đơng. Bên cạnh đó, sự phân hóa của địa
hình cũng ảnh hưởng đến sự phân hóa tác

động của các yếu tố trên, làm cho khí hậu
có sự phân hóa theo mùa và phân hóa theo
chiều Đơng - Tây, phân hóa theo độ cao
của địa hình [10].
Hàng năm bão, áp thấp tác động đến
Quảng Nam năm nhiều đến 2 - 3 đợt, năm
ít thì 1 đợt. Tốc độ gió trung bình 1,8 m/s
ở Tam Kỳ và 1,3 m/s ở Trà My. Tốc độ
gió mạnh nhất là từ tháng 5 - 11 ở Tam
Kỳ và tháng 2 - 3 ở Trà My. Mưa bão kết
hợp với địa hình dốc gây ra hiện tượng
trượt, lở đất, lũ quét ở các huyện miền núi
18

và gây ngập lũ ở khu vực đồng bằng ven
biển. Mực nước biển dâng và các tác động
do biến đổi khí hậu đã và đang là mối đe
dọa đối với sự tồn tại của phố cổ Hội An,
Mỹ Sơn, các công trình phục vụ du lịch, hệ
thống các bãi biển [10].
Quảng Nam có hai hệ thống sơng
lớn là hệ thống sơng Vu Gia - Thu Bồn
và hệ thống sông Tam Kỳ. Ngồi ra có hệ
thống sơng suối nhỏ, là phụ lưu của hai hệ
thống sông trên như sông A Vương, sông
Kôn, sông Bung, Đăk My; hệ thống khe,
suối chằng chịt như sông Đắk Mét, suối
Đăk Glon, Đăk Xa Oa,... Lưu lượng nước
trên sông Thu Bồn tại trạm đo Thạnh Mỹ
là 132 m3/s và sông Vu Gia tại trạm đo

Nông Sơn là 289 m3/s qua hai thời kì 1980
- 2010 [1].
Tình trạng xói lở tại tỉnh Quảng Nam
những năm gần đây diễn ra ngày càng
nghiêm trọng nhất là vùng hạ lưu sông
Vu Gia - Thu Bồn và khu vực bờ biển
Cửa Đại (TP. Hội An). Vào đợt gió mùa
Đơng Bắc phần bờ biển thuộc đoạn này

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

bị ảnh hưởng trực tiếp các tác động của
sóng gây ra các hiện tượng xói lở - bồi tụ.
Hiện tượng xói lở diễn ra mạnh mẽ hơn
trong thời kỳ 2002 - 2017 khi bãi biển bị
xói lở lớn nhất là 243,7 m; phần diện tích
bị xói lở lên đến 38,94 m, đoạn chạy dọc
theo đường Âu Cơ từ Cửa Đại về phía Đà
Nẵng khoảng gần 2 km bị xói lở mạnh,
nhiều đoạn bị lấn sâu vào đất liền có nơi
tới hơn 100 m [1, 2, 3].
3. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu
3.1. Dữ liệu
Dữ liệu ảnh viễn thám sử dụng trong
nghiên cứu là Landsat 5, Landsat 7 và
Sentinel 2 (Bảng 1), các ảnh đã được
nắn chỉnh và theo hệ qui chiếu WGS - 84

UTM, áp dụng cho múi 48. Các ảnh đều
được chụp vào thời điểm gần nhau trong
năm, chất lượng ảnh rất tốt và ít bị ảnh
hưởng bởi mây, sương mù.

Nguồn dữ liệu ảnh Landsat thu thập
từ trang web của Cơ quan địa chất Hoa
Kỳ (USGS) ( />EarthExplorer/), Vệ tinh Landsat 5 mang
bộ cảm biến TM (Thematic Mapper), ảnh
Landsat TM bao gồm 7 kênh phổ, trong đó
có 6 kênh đa phổ với độ phân giải không
gian 30 m và 1 kênh hồng ngoại nhiệt (kênh
6) ở độ phân giải không gian 120 m, chu
kỳ lặp lại là 16 ngày. Vệ tinh Landsat 7 với
bộ cảm biến ETM+ (Enhanced Thematic
Mapper Plus). So với ảnh Landsat TM, ảnh
Landsat ETM+ có thêm 1 kênh toàn sắc
(kênh 8) ở độ phân giải không gian 15 m.
Kênh hồng ngoại nhiệt (kênh 6) có độ phân
giải không gian 60 m (Bảng 2).
Nguồn dữ liệu ảnh Sentinel - 2 được
thu thập từ website của Cơ quan Không gian
Châu Âu (ESA) ernicus.
eu. Đây là vệ tinh gắn thiết bị thu nhận ảnh
đa phổ với 13 kênh phổ có độ phân giải
khơng gian từ 10 m đến 60 m (Bảng 3).

Bảng 1. Các ảnh sử dụng tại khu vực tỉnh Quảng Nam
TT
1

2
3

Loại ảnh
Landsat5
Landsat7
Sentinel2

Tên cảnh ảnh
LT05_L1TP_124049_20050310_01_T1
LE07_L1TP_124049_20100212_01_T1
L1C_T48PZC_A004963_20180217T031916

Ngày chụp
10/03/2005
12/02/2010
17/02/2018

Năm tham chiếu
2005
2010
2018

Bảng 2. Đặc điểm ảnh vệ tinh Landsat 5 và Landsat 7
Kênh
1 - Blue
2 - Green
3 - Red
4 - NIR
5 - SWIR

6 - Thermal IR
7 - SWIR
8 - Panchromatic

Landsat 5
Bước sóng (µm)
0,45 - 0,52
0,52 - 0,60
0,63 - 0,69
0,76 - 0,90
1,55 - 1,75
10,40 - 12,50
2,08 - 2,35

Landsat 7
Độ phân giải (m) Bước sóng (µm) Độ phân giải (m)
30
0,42 - 0,52
30
30
0,52 - 0,60
30
30
0,63 - 0,69
30
30
0,77 - 0,90
30
30
1,55 - 1,75

30
120
10,40 - 12,50
60
30
2,08 - 2,35
30
0,52 - 0,90
15
Bảng 3. Đặc điểm ảnh vệ tinh Sentinel 2

Kênh
1 – Coastal aerosol
2 - Blue
3 - Green
4 - Red
5 - VNIR

Bước sóng (µm)
0,421 - 0,457
0,439 - 0,535
0,537 - 0,582
0,646 - 0,685
0,694 - 0,714

Độ phân giải (m)
60
10
10
10

20

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019

19


Nghiên cứu
6 - VNIR
7 - VNIR
8 - NIR
8a - Narrow NIR
9 - Water vapour
10 - SWIR - Cirrus
11 - SWIR
12 - SWIR

0,731 - 0,749
0,768 - 0,796
0,767 - 0,908
0,848 - 0,881
0,931 - 0,958
1,338 - 1,414
1,539 - 1,681
2,072 - 2,312

20
20
10
20

60
60
20
20

3.2. Phương pháp nghiên cứu

pháp này, bờ biển có thể được chiết xuất
3.2.1. Kết hợp phân tích giữa giá trị với độ chính xác cao hơn nếu mục đích là
ngưỡng và ảnh tỷ số chiết tách đường bờ khai thác đường bờ biển nhanh chóng [11].
3.2.2. Phân tích đường bờ
Ưu điểm của phương pháp kết hợp
này là loại bỏ nhiễu do vùng nghiên cứu
có độ phủ thực vật cao và nhiễu do vùng
sóng vỡ. Ở các kênh ảnh thuộc dải sóng
hồng ngoại, nước có khả năng hấp thụ
phần lớn năng lượng bức xạ chiếu tới nên
năng lượng phản xạ gần như bằng 0, trong
khi khả năng phản xạ của thực vật và đất
lại rất mạnh. Do vậy, trong các kênh phổ
của ảnh đa phổ Landsat, kênh hồng ngoại
giữa được sử dụng hiệu quả nhất trong
xác định giá trị ngưỡng để phân biệt giữa
ranh giới giữa nước và đất liền [9, 11].
Phương pháp tỷ lệ kênh ảnh do
Alesheikh đề xuất là sự phát triển từ
phương pháp tỉ lệ ảnh Winasor sử dụng
thêm kết quả phân ngưỡng ở kênh hồng
ngoại giữa, giúp nâng cao độ chính xác khi
chiết tách thơng tin đường bờ [11]. Theo

Alesheikh, sau khi xác định phổ phản xạ bề
mặt, giá trị phản xạ ở kênh GREEN, kênh
NIR và kênh SWIR dùng để xác định các
ảnh tỉ lệ thông qua kênh 2/ kênh 4 với ảnh
Landsat (kênh 3/ kênh 8 với ảnh Sentinel 2) để tách đất và nước, tiếp theo tỉ lệ kênh
2/ kênh 5 (kênh 3/ kênh 11 với ảnh Sentinel
- 2) được áp dụng nhằm tách các đối tượng
khác ngoài đất và nước ở những vùng bờ
biển rộng lớn [3, 7, 9, 11], gán các pixel
có giá trị lớn hơn 1 trên các ảnh tỉ lệ đại
diện cho đối tượng nước và các pixel có
giá trị nhỏ hơn 1 thể hiện khu vực đất liền.
Alesheikh khẳng định áp dụng phương
20

Sau khi xác định được bờ biển, việc
tính tốn giá trị biến động bờ biển được thực
hiện bằng DSAS, phần mở rộng của ArcGIS.
Trong DSAS có nhiều phương pháp tính tốn
thống kê khác nhau, như phương pháp tính
biến động thơng qua điểm đầu - điểm cuối
(End - Point Rate), phương pháp tính tốc độ
trung bình AOR (Average Of Rate), phương
pháp hồi quy tuyến tính (Linear Regression),
phương pháp gập gãy (Jack - Knife Rate),...
tùy theo chất lượng và số lượng đường bờ để
chọn phương pháp thống kê phù hợp nhất.
Dựa trên dữ liệu thu thập được, phương pháp
tính biến động thơng qua điểm đầu - điểm
cuối (EPR) được chọn để phân tích kết quả

cho nghiên cứu này. Giá trị EPR được tính
theo cơng thức (1).
EPR= Khoảng cách biến động / Tổng
thời gian theo dõi biến động (1)
trong đó khoảng cách biến động là
khoảng cách giữa 2 đường bờ biển, tổng
thời gian theo dõi biến động là khoảng
thời gian giữa thời điểm có đường bờ cũ
nhất và mới nhất.
Cơng việc tính tốn và phân tích
đường bờ được tiến hành như sau:
1. Xác định đường chuẩn (baseline)
và các đường bờ biển (shoreline)
2. Tạo các tuyến cắt ngang vng
góc bờ (transect)
3. Tính tốn biến động bờ biển.

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

4. Kết quả và thảo luận
4.1. Chiết xuất đường bờ
Khu vực nghiên cứu được chia thành
3 khu vực nhỏ. Khu vực 1 bắt đầu từ xã
Điện Ngọc đến Bắc Cửa Đại, khu vực 2 từ
Nam Cửa Đại đến Bắc Cửa Lở, khu vực
3 từ Nam Cửa Lở đến hết xã Tam Nghĩa
(Hình 2).

Hình 2: Phân đoạn khu vực nghiên cứu

Trước tiên, cần xác định giá trị ngưỡng
trên kênh ảnh 5 (hồng ngoại giữa) để phân
2005

biệt giữa nước và đất liền, xác định dựa
vào phân tích histogram và chuyển ảnh về
ảnh nhị phân theo nguyên tắc Pixel nước
được gán là “1” và các pixel đất bằng “0”
gọi là “ảnh 1” (Hình 3). Sau đó, sử dụng
ảnh tỉ số kênh 2/ kênh 4 (Landsat 5 TM,
Landsat 7 ETM+) để phân loại đất và
nước (Hình 4), ảnh tỉ số kênh 2/ kênh 5
(Landsat 5 TM, Landsat 7 ETM+) dùng
để tách vùng bờ không có thực vật (đối
với ảnh Sentinel - 2, sử dụng 3 kênh ảnh
là kênh 3, kênh 8, kênh 11 để tạo các ảnh
tỷ số kênh 3/ kênh 8, kênh 3/ kênh 11).
Trên các ảnh tỉ số này, gán vùng nước là
các vùng có giá trị lớn hơn 1, những pixel
có giá trị nhỏ hơn 1 thuộc đất liền (Hình
5). Để nâng cao độ chính xác, hai ảnh tỉ số
này được tích hợp để tạo ra một ảnh tỉ số
mới nhằm bổ sung thông tin cho nhau gọi
là “ảnh 2”. Nhân ảnh 1 với ảnh 2 và tiến
hành lọc nhiễu nhằm loại bỏ các đối tượng
không cần thiết trên ảnh để tạo “ảnh 3”.
Sử dụng ảnh 3 để chiết tách tự động, nhằm

xác định vị trí, hình thái đường bờ biển tại
thời điểm chụp ảnh (Hình 6).

2010

2018

Hình 3: Ảnh sau phân ngưỡng kênh 5 và chuyển về ảnh nhị phân
2005

2010

2018

Hình 4: Các ảnh tỉ số kênh2/kênh 4 phân loại giữa đất và nước
Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019

21


Nghiên cứu
2005

2010

2018

Hình 5: Các ảnh tỉ số kênh2/kênh 5 tách vùng bờ khơng có thực vật
2005

2010

2018

Hình 6: Ảnh chiết tách đường bờ khu vực nghiên cứu

4.2. Quá trình biến động bờ biển khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn từ
2005 - 2018
Đường bờ khu vực bờ biển tỉnh Quảng Nam các năm 2005, 2010, 2018 được
chồng xếp để đánh giá biến động. Kết quả chồng xếp được trình bày trên Hình 7.

Hình 7: Sự biến động đường bờ giữa các năm 2005, 2010 và 2018

22

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

Tình trạng xói lở tại tỉnh Quảng
Nam những năm gần đây diễn ra ngày
càng nghiêm trọng nhất là vùng hạ lưu
sông Vu Gia - Thu Bồn và khu vực bờ
biển Cửa Đại (TP. Hội An). Vào thời kỳ
gió mùa Đông Bắc phần bờ biển thuộc
đoạn này bị ảnh hưởng trực tiếp các tác
động của sóng gây ra các hiện tượng
xói lở - bồi tụ. Hiện tượng xói lở diễn
ra mạnh mẽ trong cả 3 thời kỳ từ 2005

- 2010 - 2018 khi bãi biển bị xói lở lớn
nhất là 702,01 m; phần diện tích bị xói
lở lên đến 48,27 ha. Đoạn bờ kè xen kẽ

các cơng trình kè của các Resort ven biển
chạy dọc theo đường Âu Cơ từ Cửa Đại
về phía Đà Nẵng khoảng gần 2 km bị xói
lở mạnh, nhiều đoạn bị lấn sâu vào đất
liền có nơi tới hơn 100 m. Phần bờ biển
từ phía Nam Cửa Đại đến bãi biển Tam
Thanh - TP.Tam Kỳ thuộc dạng bờ biển
tích tụ - xói lở. Đoạn bờ biển này trước
đây cũng từng bị xói lở nhưng với cường
độ thấp. Kể từ sau khi có bờ kè biển xã
Tam Thanh đến nay thì bãi biển có xu
hướng ổn định và đường bờ biển được
mở rộng ra phía biển (Bảng 4).

Bảng 4. Diện tích xói lở, bồi tụ giai đoạn 2005 - 2018
Đơn vị: m/năm

Đoạn
Xã Điện Ngọc - Bắc Cửa Đại
Nam Cửa Đại - Bắc Cửa Lở
Nam Cửa Lở - xã Tam Nghĩa

Xói lở (m)
Bồi tụ (m)
Lớn nhất Nhỏ nhất Lớn nhất Nhỏ nhất
281,5

6,08
74,6
5,0
702,01
0,52
734,7
0,96
455,33
1,82
848,43
0,23

Giai đoạn 2005 - 2010 (Bảng 5),
từ xã Điện Ngọc đến Bắc Cửa Đại q
trình bồi xói diễn ra đan xen. Tuy nhiên,
đoạn khu Resort, bài tắm Trà My xã Điện
Dương thuộc huyện Điện Bàn, bãi tắm An
Bàng phường Cẩm An, bãi tắm Cửa Đại
phường Cửa Đại - TP. Hội An (phía Bắc
Cửa Đại) chủ yếu là xói lở, có chỗ xói lở
lớn nhất lên đến 127,3 m, diện tích xói lở
trong giai đoạn này là 29,53 ha, Trong khi
đó diện tích bồi tụ chỉ là 14,64 ha.
Tại Duy Xuyên (phía Nam Cửa Đại),
khu vực đầu xã Duy Hải trong giai đoạn
này chủ yếu là xói lở, chỗ bị xói lớn nhất
lên đến 359,8 m. Tuy nhiên, đoạn tiếp

theo đến bắc Cửa Lở thì quá trình bồi tụ
diễn ra đan xen, nhưng chủ yếu vẫn là xói

lở. Đặc biệt, tại bãi tắm Tam Thanh, xã
Tam Thanh thành phố Tam Kỳ và bãi tắm
Tam Tiến, xã Tam Tiến huyện Núi Thành
đường bờ ở trạng thái tương đối ổn định.
Đoạn từ Nam Cửa Lở đến xã Tam
Nghĩa, tại Cửa Lở, xã Tam Hải thuộc
huyện Núi Thành, quá trình bồi lở diễn ra
mạnh mẽ hơn, có chỗ xói lên đến 321,25
m, xong bồi tụ có chỗ lên đến 183,95 m.
Đoạn xã Tam Giang, khu du lịch sinh thái
xã Tam Nghĩa huyện Núi Thành chủ yếu
là bồi tụ.

Bảng 5: Diện tích xói lở, bồi tụ giai đoạn 2005 - 2010
Đoạn

Diện tích (ha)
Xói lở Bổi tụ
29,17 25,43
48,27 53,19
34,05 60,23

Xói lở (m)

Bồi tụ (m)

Đơn vị: m/năm

Diện tích (ha)

Lớn nhất

Nhỏ nhất

Lớn nhất

Nhỏ nhất Xói lở Bổi tụ

xã Điện Ngọc - Bắc Cửa Đại

127,3

2,58

9,5

3,6

29,53

14,64

Nam Cửa Đại - Bắc Cửa Lở

359,7

0,37

99,19

1,26

41,66

8,3

Nam Cửa Lở - xã Tam Nghĩa

321,25

1,24

183,95

1,23

18,19

32,20

Tạp chí Khoa học Tài ngun và Mơi trường - Số 28 - năm 2019

23


Nghiên cứu

Giai đoạn 2010 - 2018 (Bảng 6):
Đoạn từ xã Điện Ngọc đến Bắc Cửa Đại:
Tại xã Điện Ngọc đường bờ bị xói hồn

tồn. Tuy nhiên, đoạn khu Resort, bài tắm
Trà My xã Điện Dương thuộc huyện Điện
Bàn, bãi tắm An Bàng phường Cẩm An
được bồi tụ, đến bãi tắm Cửa Đại phường
Cửa Đại - TP. Hội An (phía Bắc Cửa Đại)
chủ yếu là xói lở, có chỗ xói lở lớn nhất
lên đến 473,6 m, diện tích xói lở trong
giai đoạn này là 22,19 ha, Trong khi đó
diện tích bồi tụ chỉ là 13,57 ha.
Đoạn từ Nam Cửa Đại đến Bắc Cửa
Lở: Tại Duy Hải thuộc huyện Duy Xuyên
bị xói mạnh, có chỗ bị xói lên đến 542,64
m. Tuy nhiên, đoạn tiếp theo đến Bắc Cửa
Lở thì quá trình bồi tụ diễn ra đan xen,
nhưng chủ yếu vẫn là xói lở. Tại bãi tắm
Tam Thanh, xã Tam Thanh thành phố

Tam Kỳ đường bờ ở trạng thái tương đối
ổn định. Bãi tắm Tam Tiến, xã Tam Tiến
huyện Núi Thành đường bờ có chỗ bồi tụ,
có đoạn xói lở. Tại xã Tam Hải huyện Núi
Thành phía Bắc Cửa Lở hiện tượng bồi tụ
diễn ra mạnh mẽ, có chỗ lên tới 828,93 m.
Nhìn chung, ở giai đoạn này đoạn bờ biển
này có xu hướng xói lở là chủ yếu.
Đoạn từ Nam Cửa Lở đến xã Tam
Nghĩa: tại Cửa Lở xã Tam Hải thuộc
huyện Núi Thành, trong khi phía ở Bắc
Cửa Lở hiện tượng bồi tụ diễn ra mạnh
mẽ thì ở phía Nam Cửa Lở hiện tượng

xói lở diễn ra tương đối khốc liệt, có chỗ
bị xói lên đến 289,74 m, đặc biệt đây là
điểm tập trung đơng dân cư. Đoạn xã
Tam Giang có chỗ bồi lên đến 349,63 m,
còn đoạn thuộc xã Tam Nghĩa huyện Núi
Thành chủ yếu là bồi tụ.

Bảng 6. Diện tích xói lở, bồi tụ giai đoạn 2010 - 2018
Đoạn
xã Điện Ngọc - Bắc Cửa Đại
Nam Cửa Đại - Bắc Cửa Lở
Nam Cửa Lở - xã Tam Nghĩa

Đơn vị: m/năm

Xói lở (m)
Bồi tụ (m)
Diện tích (ha)
Lớn nhất Nhỏ nhất Lớn nhất Nhỏ nhất Xói lở Bổi tụ
473,6
5,03
54,7
1,86
22,19 13,57
542,64
0,25
828,93
0,65
45,57 32,70
289,74

1,81
349,63
0,12
12,07 42,25

Mức độ bồi xói trung bình hàng năm đoạn được bồi tụ. Tốc độ bồi tụ lớn nhất
(Bảng 7) của các đoạn bờ cho thấy trong 3 là 48,98 m/năm, nhỏ nhất là 0,04 m/năm.
đoạn, có 2 đoạn có xu hướng xói (đoạn 1 và
- Đoạn 3 (từ Nam Cửa Lở - xã Tam
đoạn 2), 1 đoạn có xu hướng bồi (đoạn 3).
Nghĩa). Tốc độ bồi tụ trung bình hàng năm
- Đoạn 1 (Đoạn từ xã Điện Ngọc - là 28,27 m/năm, tốc độ xói lở là 15,17 m/
Bắc Cửa Đại), tốc độ bồi tụ trung bình năm cho thấy xu hướng bồi tụ có sự tuyến
hàng năm là 1,86 m/năm, tốc độ xói lở là tính tăng qua các năm. Nhưng khu vực
9,31 m/năm cho thấy xu hướng xói lở có bồi tụ nhiều nhất có tốc độ bồi khá lớn
sự tuyến tính tăng qua các năm. Khu vực 56,55 m/năm, ít nhất là 0,01 m/năm. Bên
có tốc độ xói vào mạnh nhất khoảng 18,6 cạnh đó, khu vực cũng có những vùng xói
m/năm, thấp nhất là 0.02 m/năm. Bên lở với tốc độ khá lớn. Tốc độ xói lở lớn
cạnh đó, cịn có những đoạn được bồi tụ. nhất là 30,35 m/năm, nhỏ nhất là 0,02 m/
năm. Qua đó, ta thấy đoạn này có mức độ
Nhìn chung, đoạn 1 có xu hướng xói lở.
bồi tụ khá lớn.
- Đoạn 2 (từ Nam Cửa Đại - Bắc
Cửa Lở. Khu vực xói lở lớn nhất có tốc
độ xói 58,64 m/năm, thấp nhất là 0,05
m/năm. Bên cạnh đó, khu vực có những
24

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019

Nghiên cứu
Bảng 7. Tốc độ thay đổi đường bờ giai đoạn 2005 - 2018
Đoạn
xã Điện Ngọc - Bắc Cửa Đại
Nam Cửa Đại - Bắc Cửa Lở
Nam Cửa Lở - xã Tam Nghĩa

Thay đổi lớn nhất Thay đổi nhỏ nhất
Bồi tụ
Xói lở
Bồi tụ
Xói lở
3.71
18,6
0,02
0,02
48,98
58,64
0,04
0,05
56,55
30,35
0,01
0,02

Đơn vị: m/năm

Trung bình
Bồi tụ

Xói lở
1,86
9,31
24,51
29,34
28,27
15,17

4.3. Dự báo xu thế biến động bờ xen nhau với cường độ thấp; phần bờ biển
biển Quảng Nam
phía Bắc bãi biển được mở rộng nhờ có
Nhìn chung, bờ biển tỉnh Quảng Nam đoạn bờ kè biển đã được xây dựng. Phần
luôn luôn có xu thế biến động xói lở - bồi bờ biển phía Nam tỉnh cũng chỉ xảy ra
tụ đan xen giữa các mùa trong năm. Quá biến động bờ biển nhỏ với q trình bồi
trình xói lở thường diễn ra mạnh khi xảy tụ - xói lở đan xen và xói lở thường xảy
ra các trận bão đổ bộ vào bờ biển Quảng ra vào mùa gió Đơng Bắc. Giai đoạn năm
Nam. Đặc biệt, trong những năm gần đây 2010 - 2018 bờ biển này đang có xu thế
q trình xói lở diễn ra với tần suất liên bồi tụ trở lại do dòng vận chuyển vật liệu
tục với cường độ mạnh và mức độ ngày gần bờ cũng như q trình tích tụ vật liệu
tại mũi Cửa Lở.
càng khốc liệt.
Đoạn bờ phía Đơng Nam cửa sơng
Đoạn bờ biển từ xã Điện Ngọc đến
phường Cửa Đại, đoạn bờ biển này xảy ra Trường Giang (phía trong Cửa Lở thuộc
q trình xói lở - bồi tụ đan xen; tuy nhiên, xã Tam Hải), đây là đoạn bờ biển có q
q trình xói lở diễn ra chủ yếu và phần trình xói lở và bồi tụ phức tạp do sự chi
bờ biển xói lở xảy ra mạnh nhất ở đoạn bờ phối của chế độ dịng chảy sơng - biển.
biển thuộc phường Cẩm An và phường Cửa Q trình xói lở chiếm ưu thế và diễn ra
Đại (TP. Hội An) - nơi đã từng diễn ra tình thường xuyên.
Đoạn bờ biển xã Tam Quang (huyện

trạng xói lở vào tận chân các khu Resort và
Núi Thành) cho đến ranh giới với tỉnh
xâm thực mạnh vào bãi biển Hội An.
Đoạn đường bờ sông - biển phía Quảng Ngãi, đoạn bờ biển này xảy ra
Nam Cửa Đại tại đoạn bờ thuộc xã Duy quá trình bồi tụ và chủ yếu xảy ra ở phần
Nghĩa và Duy Hải (huyện Duy Xuyên), bờ biển thuộc xã Tam Nghĩa (huyện Núi
cịn đoạn bờ tại thơn An Lương xã Duy Thành).
Hải (đoạn đầu phía Nam Cửa Đại) vẫn bị
xói lở mạnh trong giai đoạn nghiên cứu từ
2005 - 2018.
Đoạn bờ biển phía Nam Cửa Đại (bờ
biển xã Duy Hải), trong những năm gần
đây có xu thế biến động bồi tụ bờ biển là
chủ yếu.
Đoạn bờ biển kéo dài từ bãi biển Bình
Minh (huyện Thăng Bình), bãi biển Tam
Thanh (TP. Tam Kỳ) đến bãi biển xã Tam
Tiến cho đến giáp xã Tam Hải (huyện Núi
Thành) có q trình bồi tụ - xói lở đan

5. Kết luận và kiến nghị
Phương pháp tỷ lệ kênh ảnh
Alesheikh và phương pháp xác định biến
động EPR hồn tồn phù hợp đối với
giám sát, phân tích biến động đường bờ
biển Quảng Nam. Các nguồn ảnh vệ tinh
thế hệ mới như Sentinel - 2 có thể kết hợp
với ảnh Landsat cũng thể hiện tính ưu
việt và tiềm năng trong nghiên cứu biến
động bờ biển, do vậy việc ứng dụng công

nghệ viễn thám kết hợp GIS trong giám
sát biến động bờ biển cần được sớm triển

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019

25


Nghiên cứu

khai trong thực tế của các tỉnh có biển như
Quảng Nam.
Bờ biển Quảng Nam khơng xảy ra
hiện tượng xói lở hay bồi tụ liên tục cho
một khu vực xác định mà có thể nói đường
bờ “ổn định động”, nghĩa là có hiện tượng
xói đoạn bờ này thì lại bồi tụ lại vào thời
điểm khác theo chu kỳ biến đổi của thời
tiết.
Từ các kết quả thu được, cần tiếp
tục giám sát, nghiên cứu và đánh giá biến
động đường bờ biển Quảng Nam trong
thời gian tới để có thể kịp thời đề xuất các
giải pháp phịng chống xói lở cũng như có
các biện pháp ngăn chặn những hành vi
ảnh hưởng đến an tồn hành lang bờ biển
nói chung.
Lời cảm ơn: Bài báo đã sử dụng tư
liệu và một số kết quả của đề tài cấp Bộ
“Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám

quang học độ phân giải cao kết hợp ảnh
siêu cao tần hỗ trợ công tác bảo vệ bờ
biển: thử nghiệm tại tỉnh Quảng Nam”,
mã số TNMT.2018.08.04.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Cục Thống kê Quảng Nam (2015).
Niên giám thống kê.
[2]. Lê Đình Mầu (2014). Đặc điểm xói
lở, bồi tụ tại dải ven biển Quảng Nam. NXB
Khoa học tự nhiên và công nghệ.
[3]. Huỳnh Văn Chương, Trần Huy
Cương, Phạm Gia Tùng (2014). Ứng dụng
viễn thám và GIS đánh giá sự biến đổi địa
hình bờ biển khu vực Núi Thành, tỉnh Quảng
Nam giai đoạn 2000 - 2013. Kỷ yếu hội thảo
Ứng dụng GIS toán quốc 2014, trang 1 - 8.
[4]. Xuejie Li, Michiel C.J. Damen
(2010). Coastline change detection with
satellite remote sensing for environmental
management of the Pearl River Estuary,
China. Journal of Marine Systems 82, S54–
S61, doi:10.1016/j.jmarsys.2010.02.00.
[5]. Seynabou Toure, Oumar Diop,
Kidiyo Kpalma and Amadou Seidou Maiga

26

(2019). Shoreline Detection using Optical
Remote Sensing: A Review. International
Journal of Geo-Information, 8, 75;

doi:10.3390/ijgi8020075.
[6]. Trần Văn Điện, Trần Đình Lân,
Trần Đức Thạnh, Nguyễn Văn Thảo, Đỗ Thu
Hương (2005). Ứng dụng viễn thám giám sát
xói lở bờ biển và biến động cửa đầm phá Tam
Giang, Cầu Hai. Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia
về đầm phá Thừa Thiên Huế, trang 277 - 287.
[7]. Nguyễn Duy Khang, Lê Mạnh Hùng
(2012). Thực trạng xói lở bờ biển, suy thối
rừng phịng hộ và xu thế diễn biến đường bờ
khu vực ven biển Gò Cơng Đơng, tỉnh Tiền
Giang. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy
lợi.
[8]. Trịnh Lê Hùng, Vũ Danh Tuyên
(2013). Nghiên cứu phương pháp xác định
biến động đường bờ dựa trên kết quả phân
loại ảnh viễn thám đa thời gian. Tạp chí Khoa
học Tài ngun và Mơi trường, số 01, trang
42 - 47.
[9]. Trần Văn Tình, Dỗn Hà Phong
(2017). Sử dụng ảnh viễn thám và GIS nghiên
cứu biến động đường bờ biển khu vực mũi Cà
Mau. Tạp chí Khí tượng thủy văn số tháng
12, 2017.
[10]. Trung tâm Khí tượng Thủy văn
Quảng Nam (2012). Báo cáo đặc điểm khí
hậu thủy văn Quảng Nam giai đoạn 1980 2010.
[11]. Alesheikh A. A., Ghorbanali A.,
Nouri N. (2007). Coastline change detection
using remote sensing. Int. J. Environ. Sci.

Tech., 4 (1): 61-66, ISSN: 1735 - 1472.

BBT nhận bài: 11/10/2019; Phản biện
xong: 17/10/2019

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019


Nghiên cứu

NÂNG CAO KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU G-C3N4
PHA TẠP VANADI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHUẤY NHIỆT
Lâm Thị Hằng1, Phạm Mạnh Cường2,
Lê Thị Mai Oanh2, Đỗ Danh Bích2, Nguyễn Văn Minh2
1
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội,
2
Trung tâm Khoa học và Công nghệ Nano, trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu một phương pháp đơn giản để chế tạo
vật liệu g-C3N4 pha tạp Vanadi (V) và nghiên cứu cấu trúc, tính chất vật lí và khả năng
quang xúc tác bằng cách sử dụng các công nghệ khác nhau. Kết quả phân tích giản đồ
nhiễu xạ tia X (XRD) của các mẫu đã cho thấy có ảnh hưởng nhất định của việc pha
tạp V đến cấu trúc của vật liệu chủ g-C3N4. Tuy nhiên ảnh hưởng của việc pha tạp V
lên tính chất dao động khơng thể hiện rõ qua phổ hấp thụ hồng ngoại FTIR. Kết quả
phổ UV-vis cho thấy bờ hấp thụ cơ bản có xu hướng dịch về phía bước song dài khi
nồng độ pha tạp tăng lên. Kết quả quang xúc tác chỉ ra rằng khả năng quang xúc tác
của vật liệu g-C3N4 được tăng cường mạnh mẽ khi pha tạp V. Hiệu suất quang xúc tác
tăng đáng kể trong tất cả các mẫu pha tạp V, trong đó mẫu g-C3N4 pha tạp 7% mol V
đã khử gần như 100% RhB trong 40 phút chiếu sáng. Nó mạnh gấp 2 lần so với hiệu

suất quang xúc tác của g-C3N4 tinh khiết trong 40 phút chiếu sáng đầu.
Từ khóa: Khả năng quang xúc tác; Hiệu suất; Tái tổ hợp; Tấm nano
Abstract
Enhancing photocatalytic ability of Vanadium-doped g-C3N4 nanosheets using
heat-stirring method
This paper introduces a simple thermal-assisted method to synthesize Vanadiumdoped Graphitic carbon nitride (V doped g-C3N4) and the investigation on their
structure, physical properties and photocatalytic ability using different techniques. The
results of X-ray diffraction patterns (XRD) show the impact of V-doping on the structure
of host materials. However, the effect of V-doping on oscillate properties doesn’t show
strongly through Fourier transform infrared (FTIR) spectra. The results of UV-vis
spectroscopy show that the basic absorption edge of material tends to shift towards
the long wave length as the concentration of doping increases. Photocatalytic results
indicate that V-doping enhances the photocatatytic activity of g-C3N4 significantly.
Photocatalytic efficiency increased remarkably in all V-doped samples in which 7mol
% V-doped g-C3N4 degraded almost 100% RhB in the solution in 40 minutes of light
exposure. This is 6 times stronger than the photocatalytic performance of pure g-C3N4.
Keywords: Photocatalytic activity; Efficiency; Recombination; Nanosheets.
1. Mở đầu
Cơng cuộc tìm kiếm các nguồn nhiên
liệu thay thế nhiên liệu hóa thạch, vật liệu
quang xúc tác xử lí ơ nhiễm mơi trường
nước hay mơi trường khơng khí đã và
đang được coi là xu thế tất yếu của ngành

khoa học trong bối cảnh khan hiếm nhiên
liệu hóa thạch và tình trạng ơ nhiễm mơi
trường sống nặng nề trên trái đất. Các
tham số quan trọng cho việc nghiên cứu
vật liệu là chế tạo đơn giản, giá thành
rẻ, không độc hại và thân thiện với mơi

Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 28 - năm 2019

27