đồ án tốt nghiệp tên đề tài nghiên cứu ứng dụng gis kết hợp wqi đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh tân hóa – lò gốm trên địa bàn thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS KẾT HỢP WQI ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG NƯỚC MẶT TẠI HỆ THỐNG KÊNH TÂN HĨA – LỊ GỐM TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Mơi Trường Chun ngành: Kỹ Thuật Môi Trường GVHD: ThS Nguyễn Trung Dũng SVTH: Lê Dương Ngọc Phú MSSV: 1311090457 LỚP: 13DMT01 TP Hồ Chí Minh, Tháng 07/2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đề tài cơng trình nghiên cứu khoa học tác giả Các số liệu, kết nêu đề tài trung thực có nguồn gốc Tác giả xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng phản biện pháp luật kết nghiên cứu đề tài Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực Lê Dương Ngọc Phú i LỜI CẢM ƠN Qua bốn năm học tập, nghiên cứu, rèn luyện trường nhờ dạy tận tình quý thầy cô trường Đại học Công nghệ TP HCM đặc biệt quý thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường giúp em có ngày nhiều kiến thức hiểu biết sâu sắc học tập thực tiễn ngày Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công nghệ TP.HCM trang bị cho em vốn kiến thức quý báu suốt năm học Em vô cám ơn Thầy Nguyễn Trung Dũng tận tình hướng dẫn, dạy em suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến anh Trịnh Trọng Nguyễn tận tình giúp đỡ em suốt thời gian làm thí nghiệm phân tích Mobilab suốt trình làm đồ án Mặc dù cố gắng để hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp đề tài cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp q thầy cơ, Hội đồng phản biện để đề tài hồn thiện Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực Lê Dương Ngọc Phú ii TĨM TẮT Nước vơ quan trọng sống sinh hoạt người, trang ô nhiễm nguồn tài nguyên nước nước ta ngày nghiêm trọng Ở thành phố Hồ Chí Minh ô nhiễm nước kênh ngày mức nghiêm trọng khó nắm bắt thơng tin tình trạng chất lượng nước Để khắc phục tình trạng cần có hệ thống số phép nhìn nhận chất lượng nước cách tổng hợp tiêu lý – hóa – sinh nguồn nước, đánh giá theo thang điểm thống nhất, dễ hiểu với đối tượng phổ thông Một số “Chỉ số chất lượng nước – WQI” với việc kết hợp hệ thống thông tin môi trường (GIS) để giúp nhà quản lý người dân nắm bắt kịp thông tin, diễn biến môi trường Tôi tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt hệ thống kênh Tân Hóa – Lị Gốm địa bàn thành phơ Hồ Chí Minh” Kênh Tân Hóa – Lị Gốm dịng kênh nước TP HCM với tổng chiều tài lên đến 7.84 km chảy qua quận Tân Phú, Quận 11, Quận 6, Tân Bình Đến năm 2015 kênh Tân Hóa – Lị Gốm cải tạo lại, chất lượng nước đươc cải thiện tốt giúp cho sống người dân khu vực cải thiện Kết q trình phân tích cho thấy 7/10 tiêu phân tích vượt QCVN 08MT:2015/BTNMT - cột B2 tiêu Amoni, TSS, DO, COD, BOD 5, Coliform, Phosphate Sau tính tốn WQI đề cho thấy số chất lượng nước kênh thấp triều lên triều xuống năm thang màu đỏ ( nước nhiễm nặng cần phải có biện pháp xử lý) So sánh với báo cáo kết 2015 Sở tài nguyên môi trường thành phố Hồ Chí Minh cho thấy chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lị Gốm có xu hướng tái nhiễm Và nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS với phần mềm Arcmap để xây dựng quản lý sở liệu thông số quan trắc môi trường nước mặt kênh Tân Hóa – Lị Gốm Qua cho thấy ứng dụng cơng nghệ có nhiều tiện ích giải pháp đại, hiểu cho việc quản lý môi trường iii SUMMARY Water is extremely important to human life and dayly activities, In our Contry pollution of water resources is in serios problem In Ho Chi Minh City, water pollution in Canal is more serious and it’s difficult to collect information on water quality To overcome this situation, there is a need for an index system for water quality by using summary of physical - chemistry – biological indicators base on standard index score, easy to understand for most of people One of the indicators is the "Water Quality Index WQI" toghether with the Geographic Information System (GIS) to help managers as well as people catch up with information about environment change I was started on the thesis topic: “GIS application research combined with WQI to assessment of water status in Tan Hoa - Lo Gom canal system in Ho Chi Minh City” Tan Hoa – Lo Gom canal system is one of the main drainage canal of Ho Chi Minh City With a total length of 7.84 km, HCM City runs through Tan Phu district, district 11, district and Tan Binh district By 2015, the Tan Hoa - Lo Gom Canal system will be rehabilitated to improve water quality and improve people life of living in this area The results of the analysis showed that out of 10 of analyzed items exceeded QCVN 08-MT:2015/BTNMT - column B2 which are Amoni, TSS, DO, COD, BOD 5, Coliform, Phosphate After calculated the WQI, the water quality index of the canal was very low during both the tide is hight and the tide is low time, which were all in the red scale (heavy polluted water required for treatment) Compared with the 2015 report of the Ho Chi Minh City Natural Resources and Environment Department, the water quality in Tan Hoa - Lo Gom canal system tends to be re-polluted And in the research using GIS with Arcmap software to build and manage the water in Tan Hoa - Lo Gom Canal Through that, the apply of new technology has many advantages, it is a modern and effective solution for managing the environment iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiv DANH MỤC VIẾT TẮT xvi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tài nguyên nước 1.1.1 Khái niệm tài nguyên nước 1.1.2 Phân loại tài nguyên nước [6] [6] [6] 1.1.3 Quy luật biến động tài nguyên nước theo thời gian 1.1.3.1 Tính chu kỳ 1.1.3.2 Tính ngẫu nhiên 1.2 Ô nhiễm môi trường nước 1.2.1 Khái niệm môi trường nước ô nhiễm môi trường nước 1.2.2 Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước 1.2.3 Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước 1.2.4 Các tiêu chuẩn, tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước 1.3 Khu vực nghiên cứu 11 1.3.1 Vị trí 11 1.3.1.1 Vị trí địa lý khu vực 11 1.3.1.2 Vai trò khu vực 12 1.3.2 Điều kiện tự nhiên 12 1.3.2.1 Đặc điểm khí hậu 12 1.3.2.2 Đặc điểm địa hình 14 1.3.2.3 Đặc điểm thủy văn sông rạch 15 1.3.3 Điều kiện kinh tế xã hội 17 v 1.3.3.1 Đặc điểm xã hội 17 1.3.3.2 Đặc điểm trạng kinh tế 17 1.3.4 Hiện trạng môi trường khu vực 18 1.3.4.1 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lị Gốm trước cải tạo 18 1.3.4.2 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau cải tạo .20 1.4 Tổng quan số chất lượng nước WQI 23 [2] 1.4.1 Tổng quan số chất lượng nước WQI 23 1.4.1.1 Tổng quan số môi trường 23 1.4.1.2 Mục đích số mơi trường 23 1.4.1.3 Khái niệm WQI: 23 1.4.1.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng số WQI số quốc gia giới 26 1.4.1.5 Tình hình nghiên cứu áp dụng WQI Việt Nam 27 [5] 1.5 Tổng quan ứng dụng GIS 27 1.5.1 Khái niệm GIS 27 1.5.2 Các khả xử lỷ GIS 29 1.5.3 Định nghĩa hệ thống thông tin môi trường 30 1.5.4 Công nghệ sở liệu nghiên cứu môi trường 30 1.5.5 Vai trò GIS nghiên cứu môi trường 31 1.5.6 Một số cơng trình nghiên cứu xây dựng HTTTMT .31 1.5.7 Các nghiên cứu ứng dụng GIS quản lý môi trường 33 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 35 2.1 Vật liệu nghiên cứu 35 2.1.1 Dụng cụ thiết bị 35 2.1.1.1 Dụng cụ 35 2.1.1.2 Thiết bị 35 2.1.2 Hóa chất 35 vi 2.1.2.1 Phosphate: 35 2.1.2.2 BOD 36 2.1.2.3 COD [10] 75 2.1.2.4 Độ đục 75 + 2.1.2.5 N-NH4 76 2.1.2.6 Coliform 76 2.2 Thời gian địa điểm 76 2.3 Đối tượng nghiên cứu 76 2.4 Phương pháp nghiên cứu 76 2.4.1 Phương pháp lấy mẫu 76 2.4.1.1 Khảo sát vị trí điểm lấy mẫu 77 2.4.1.2 Lấy mẫu, vận chuyển lưu trữ 77 2.4.2 Phương pháp phân tích tiêu 78 2.4.2.1 Phân tích tiêu P-PO 3-[9],[13] 79 2.4.2.2 Phân tích tiêu Tổng Coliform (MPN) [8] 82 2.4.2.3 DO 83 2.4.2.4 BOD ( nhu cầu oxy sinh hóa) [9] 85 2.4.2.5 Độ đục 88 2.4.2.6 Phân tích tiêu COD thiết bị Elox 100 + [10] 2.4.2.2 Phân tích tiêu NH thiết bị Amonitor 89 [11] 94 2.4.2.3 TSS (Tổng chất rắn lơ lửng) 97 2.4.2.4 Nhiệt độ, pH 97 [1] 2.4.4 Phương pháp xây dựng số WQI 101 2.4.4.1 Các yêu cầu việc tính toán WQI 101 2.4.4.2 Quy trình tính tốn 101 vii 2.4.4.3 Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc 101 2.4.4.4 Tính tốn WQI 102 2.4.4.5 So sánh số chất lượng nước tính toán với bảng đánh giá .105 2.4.5 Phương pháp mơ hình Streeter – Phelps: 106 2.4.5.1 Cách tiếp cận cân vật chất 106 2.4.5.2 Độ thiếu hụt oxy 108 2.4.5.3 Độ thiếu hụt ban đầu 108 2.4.5.4 Phương trình diễn biến DO: 109 2.4.5.5 Sự nạp khơng khí 110 2.4.6 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia 111 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 112 3.1 Kết phân tích tiêu 112 3.2 Kết phân tích phosphate 113 3.2.1 Kết phân tích triều lên 113 3.2.2 Kết phân tích phosphate triều xuống 115 3.3 Kết phân tích coliform 119 3.3.1 Kết phân tích triều lên 119 3.3.2 Kết phân tích triều xuống 121 3.4 Kết phân tích DO 125 3.4.1 Kết phân tích triều lên 125 3.4.2 Kết phân tích triều xuống 127 3.5 Kết phân tích BOD 131 3.5.1 Kết phân tích triều lên 131 3.5.2 Kết phân tích triều xuống 133 3.6 Kết phân tích độ đục 136 3.6.1 Kết phân tích triều lên 136 3.6.2 Kết phân tích triều xuống 138 3.7 Kết phân tích COD 141 viii 3.7.1 3.7.2 Kết phân tích triều lên Kết phân tích triều xuống 3.8 Kết phân tích Amoni 3.8.1 Kết phân tích triều lên 3.7.2 Kết phân tích triều xuống 3.8 Kết phân tích TSS 3.8.1 Kết phân tích triều lên 3.8.2 Kết phân tích triều xuống 3.9 Kết phân tích pH 3.9.1 Kết phân tích triều lên 3.9.2 Kết phân tích triều xuống 3.10 nhận xét chung kết phân tích lý hóa kênh Tân Hóa – Lị Gốm 3.10.1 Về pH, chất rắn lơ lửng, đ 3.10.2 Ô nhiễm chất hữu 3.10.3 Chất dinh dưỡng 3.10.4 Các vi sinh vật gây bệnh 3.11 Kết tính tốn số WQI 3.11.1 Diễn biến chất lượng nước thống kênh Tân Hóa – Lị Gốm triều lên 3.11.2 Diễn biến chất lượng nước thống kênh Tân Hóa – Lị Gốm triều xuống 3.11.3 Biểu đồ diễn biến chất lượ trí lấy 3.12 Thành lập đồ kết quan trắc 3.13 Tính tốn lan truyền chất theo mơ hình streeter 3.13.1 Thông tin kênh nguồ 3.13.1.1 Thông tin kênh 3.13.1.2 Thông tin nguồn xả 3.13.2 Đồ thị streeter 3.14 Đánh giá đề xuất biện pháp 3.14.1 Đánh giá khả sử dụn ix PHỤ LỤC 5: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC NGÀY CỊN LẠI PL5.1 COD Ngày 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 25 PL5.2 TSS Tuần 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 27 PL5.3 Amoni Tuần 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 29 PL5.4 pH Tuần 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 PL5.5 Phosphat Tuần Triều 13.2 17.2 Triều 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 32 PL5.6 DO Tuần 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 PL5.7 Độ Đục Tuần 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 33 PL.8 BOD5 Tuần 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 PL5.9 Coliform Tuần 13.2 17.2 19.2 23.2 3.3 5.3 17.3 21.3 34 ... cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt hệ thống kênh Tân Hóa – Lị Gốm địa bàn thành phơ Hồ Chí Minh? ?? Kênh Tân Hóa – Lị Gốm dịng kênh nước TP HCM với tổng chiều tài lên đến 7.84... Tân Hóa – Lị Gốm Đánh giá chất lượng nước hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm theo số WQI Phân vùng chất lượng nước ứng dụng Arcmap kết hợp WQI NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung chính: Nghiên cứu, khảo... cộng đồng MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu Đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lị Gốm thơng qua số chất lượng nước WQI ứng dụng GIS 2.2 Mục tiêu cụ thể Xây dựng số WQI cho hệ thống kênh Tân Hóa