Luận án Xác lập cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh

Nội dung tài liệu: Luận án Xác lập cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh

1. O V O T O Ờ - Ễ Ệ Ằ Ở Ứ Ệ Ở Ệ Ờ Ớ VÙNG M NG NINH À Ộ - 2018
2. O V O T O Ờ - Ễ Ệ Ằ Ở Ứ Ệ Ở Ệ Ờ Ớ VÙNG M NGÀNH : Ắ - B Ồ Ã Ố : 9520503 Ĩ Ờ Ớ Ẫ 1. PGS.TS 2. TS À Ộ 2018
3. i Ờ Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. ác số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. ác kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan. ghiên cứu sinh guyễn hị ệ ằng
4. ii Ờ ............................................................................................. i ........................................................................................................ ii Ắ ...................................................................... v B B Ể ............................... Error! Bookmark not defined. Ì Ẽ ................................................................................. xi Ở .......................................................................................................... 1 . Tính c p thiết của đ tài ................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 4 3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 4 4. ối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 5 5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 5 6. Những điểm mới của luận án ........................................................................ 6 7. Luận điểm bảo vệ .......................................................................................... 6 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ....................................................................... 6 9. ơ sở tài liệu thực hiện luận án ..................................................................... 7 0. u trúc luận án .......................................................................................... 7 . Lời cảm ơn .................................................................................................. 7 1 Ổ Ứ ......................... 9 1.1 hái niệm nước m t và đánh giá ch t lượng nước m t .............................. 9 .2 Những yếu tố ảnh hưởng tới ch t lượng nước m t ................................... 13 1.2.1 Nước thải sinh hoạt ................................................................................ 13 1.2.2 Nước thải công nghiệp ........................................................................... 15 1.2.3 Nước thải y tế ......................................................................................... 17 1.2.4 Nước thải nông nghiệp ........................................................................... 17 1.3 Sử dụng ch số WQ đánh giá ch t lượng nước m t ................................. 17
5. iii 1.4 T ng quan các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng SL và đánh giá ch t lượng nước m t ................................................ 20 1.4. Trên thế giới ........................................................................................... 20 1.4.2 Trong nước ............................................................................................. 29 1.5 hai thác khoáng sản và ảnh hưởng của nó tới ch t lượng nước m t v ng m m Phả, Quảng Ninh .............................................................................. 37 .5. Tài nguyên nước m t ở v ng m Quảng Ninh ...................................... 37 .5.2 nh hưởng của khai thác khoáng sản tới ch t lượng nước m t v ng m m Phả, Quảng Ninh ..................................................................................... 39 .6 Tiểu kết chương ...................................................................................... 47 2 Ở Ứ Ở Ệ Ờ Ớ .................................................................................................. 48 2. Nghiên cứu lựa chọn giải pháp ứng dụng địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá ch t lượng môi trường nước m t ................................. 48 2. . hái niệm v ịa tin học và SL ....................................................... 48 2. .2 hả n ng ứng dụng k thuật địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá ch t lượng môi trường nước m t ............................................................... 51 2.2 Sơ đồ quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t ... 56 2.3 Phương pháp tính toán ch số WQ ........................................................... 59 2.4 ng dụng k thuật địa tin học khai thác S L ch t lượng nước m t ..... 62 2.4. Thành lập bản đồ ch t lượng nước m t b ng phương pháp nội suy ...... 62 2.4.2 Phân tích thống kê không gian ............................................................... 64 2.4.3 Mô hình hóa ch t lượng môi trường nước ............................................. 66 2.5 Lựa chọn công nghệ ph hợp với v ng m m Phả, Quảng Ninh ......... 69 2.5. ết hợp các ph n m m S và ph n m m môi trường trong xây dựng S L nước m t ............................................................................................... 69
6. iv 2.5.2 Tích hợp tư liệu viễn thám và S ......................................................... 71 2.6 Tiểu kết chương 2...................................................................................... 77 3 Ệ Ở Ệ Ờ Ớ .................................................................................... 78 3. c điểm khu vực nghiên cứu .................................................................. 78 3.2 c điểm tư liệu sử dụng trong luận án .................................................... 81 3.2. Số liệu quan tr c ch t lượng nước m t................................................... 81 3.2.2 ữ liệu viễn thám ................................................................................... 84 3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t khu vực m Phả, Quảng Ninh ................................................................................................................. 87 3.4 hai thác, sử dụng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá, giám sát ch t lượng môi trường nước m t ....................................................................................... 89 3.4. Xây dựng bản đồ chuyên đ các thông số môi trường nước m t .......... 89 3.4.2 ánh giá ch t lượng nước m t b ng phương pháp thống kê ................ 91 3.4.3 ánh giá biến động hàm lượng các thông số ch t lượng nước theo qu ... 98 3.4.4 ánh giá ch t lượng nước m t b ng ch số WQ ................................. 101 3.4.5 Xác định hàm lượng các thông số ch t lượng nước m t b ng tư liệu viễn thám ............................................................................................................... 115 3.5 ết luận chương 3 ................................................................................... 130 À .................................................................... 131 À Ệ .......................................................................... 135 1 .................................................................................................. 146 ................................................................................................. 158
7. v Ắ STT vi t tắt gh ti ng iệt GIS - Geographical Information 1 ệ thông tin địa l System 2 WQI - Water Quality Index h số ch t lượng nước 3 TSS - Total Suspended Sediment T ng ch t r n h a tan BOD - Biochemical Oxygen 4 Nhu c u oxi sinh hóa Demain NSMI - Normalized Suspended 5 h số vật ch t lơ lửng chu n hóa Material Index 6 COD àm lượng ch t hóa học h a tan 7 SWAT Mô hình thủy v n, thủy lực SW T 8 SPOT Vệ tinh SPOT 9 TKV Tập đoàn Than hoáng sản Việt Nam 10 CSDL ơ sở dữ liệu Phương pháp nội suy khoảng cách 11 IDW ngược có trọng số 12 NIR - Near Infrared ận hồng ngoại 13 SWIR - Shortware Infrared ồng ngoại sóng ng n 14 QCVN Quy chu n Việt Nam 15 RGB Red - Green - Blue International Water Resources 16 IWRA Association United Nations Economic 17 UNECE Commission for Europe
8. vi B B Ể ảng . T ng lượng nước thải và thải lượng các ch t ô nhiễm trong nước thải t các khu công nghiệp [20 ..................................................................... 16 ảng .2 ảng xác định giá trị WQ tương ứng với mức đánh giá ch t lượng nước [2 ......................................................................................................... 20 ảng 2. ác bộ cảm viễn thám sử dụng ph biến trong đánh giá ch t lượng nước [42 ......................................................................................................... 55 ảng 2.2. ảng quy định các giá trị qi, BPi..................................................... 60 ảng 3. Tên trạm quan tr c và các thông số môi trường nước m t v ng m Phả ................................................................................................................... 83 ảng 3.2 c điểm các kênh ph ảnh vệ tinh Sentinel-2A ............................ 85 ảng 3.3 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2012 ................. 103 ảng 3.4 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2012 ................. 104 ảng 3.5 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2012 ................ 105 ảng 3.6 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu V- 2012 ............... 106 ảng 3.7 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2014 ................. 106 ảng 3.8 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu – 2014 ............... 107 ảng 3.9 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2014 ............... 108 ảng 3. 0 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu V - 2014 ............ 109 ảng 3. WQ n m cho các qu và cho cả n m 20 2 ................................ 111 ảng 3. 2 WQ n m cho các qu và cho cả n m 20 4 ................................ 112 ảng 3. 3 ảng đánh giá LN m t tại các điểm quan tr c trong các quý I ÷ IV 2012 .......................................................................................................... 113 ảng 3. 4 ảng đánh giá LN m t tại các điểm quan tr c trong các qu ÷ V 20141 ............................................................................................................................. 13
9. vii ảng 3.15 àm lượng ch t lơ lửng trong nước biển ven bờ m Phả, Quảng Ninh tại các trạm quan tr c và điểm l y m u qu và 4 n m 20 6 ............. 118 ảng 3. 6 So sánh kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentienl- 2A ngày 6 04 20 6 ...................................................................................... 126 ảng 3. 7 So sánh kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentienl- 2 ngày 02 2 20 6 ...................................................................................... 126 + ảng 3.18 àm lượng NH4 trong nước biển ven bờ m Phả, Quảng Ninh tại các trạm quan tr c và điểm l y m u qu và 4 n m 2016 ...................... 127
10. viii Ì Ẽ ình . T lệ phân bố tài nguyên nước theo các lưu vực sông [ 9 .............. 10 ình .2 T lệ giữa các v ng v t ng lượng các ch t ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt [ 9 .......................................................................................... 14 ình .3 Nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm ở Quảng Ninh nguồn: internet . 15 ình .4 Vị trí một số trạm quan tr c trong nghiên cứu của lssgeer et al. (2017). ............................................................................................................. 22 ình .5 iao diện ứng dụng S phục vụ quản l ch t lượng nước m t trong nghiên cứu của oubakri, Rhinane 20 7 ..................................................... 22 ình .6 iao diện ứng dụng S quản l ch t lượng nước ở Washington (Bilhimer, 2012) ............................................................................................. 23 ình .7 ết quả nội suy hàm lượng anxi, Magie, lo trong nước ng m khu vực hadravathia b ng phương pháp W..................................................... 24 ình .8 ết quả nội suy hàm lượng p trong nghiên cứu của harbia et al (2016) .............................................................................................................. 25 ình .9 Vị trí các điểm l y m u ch t lượng nước trong nghiên cứu của Weipi He [46] ............................................................................................................. 26 ình .10 ết quả xác định phân bố hàm lượng NO3-N và N 3-N trong nghiên cứu của Weipi e ................................................................................ 26 ình .11 Tư liệu ảnh Landsat 8 và sơ đồ các điểm l y m u ch t lượng nước trong nghiên cứu của Li et al. 20 8 [50 ...................................................... 27 ình . 2 nhiễm nước m t do khai thác than ở suối iễn Vọng, Mông ương, m Phả nguồn nternet) .................................................................. 40 ình . 3 Tác động của khai thác than đối với các thành ph n tài nguyên, môi trường ...................................................................................................... 43 ình . 4 Tác động bồi l p sông suối trong khai thác than tại m Phả, Quảng Ninh nguồn nternet .......................................................................... 45