Ước tính định lượng rủi ro ô nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa trên dữ liệu viễn thám quang học và phương pháp phân tích đa tiêu chí

Ước tính định lượng rủi ro ô nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa trên dữ liệu viễn thám quang học và phương pháp phân tích đa tiêu chí. Sông Vàm Cỏ là một dòng sông ở Nam Bộ, Việt Nam, thuộc hệ thống sông Đồng Nai. Sông này có khoảng 10 chi lưu trong đó hai chi lưu trực tiếp tạo nên dòng sông là sông Vàm Cỏ Đông và sông Vàm Cỏ Tây. Sông Vàm Cỏ chảy qua tỉnh Long An và làm ranh giới giữa Long An và Tiền Giang 1. Sông Vàm Cỏ Đông nối với Vàm Cỏ Tây qua các kênh ngang và nối với sông Sài Gòn, Đồng Nai bởi các kênh Thầy Cai, An Hạ, Rạch Tra, sông Bến Lức. Sông Vàm Cỏ đổ nước vào sông Soài Rạp, cách cửa Soài Rạp khoảng 22 km. Tính từ chỗ ngã ba Vàm Cỏ Đông Vàm Cỏ Tây (Tân Trụ) đến ngã ba sông Soài Rạp, Vàm Cỏ dài 35.5 km, rộng trung bình 400 m, đổ ra cửa sông Soài Rạp và thoát ra biển Đông

Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí MỤC LỤC MỤC LỤC vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiii DANH MỤC BẢNG .xiv DANH MỤC HÌNH .xv CHƯƠNG MỞ ĐẦU 16 1.1 Tính cấp thiết đề tài .16 1.2 Mục tiêu đề tài .18 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC SÔNG VÀM CỎ TÂY 19 2.1 Tổng quan điều kiện tự nhiên 19 2.1.1 Vị trí địa lý 19 2.1.2 Đặc điểm – địa hình 20 2.1.3 Hệ thống thủy văn 21 2.1.4 Khí hậu 21 2.1.5 Chế độ gió lưu vực 22 2.2 Tổng quan tình hình kinh tế - xã hội 22 2.2.1 Tình hình phát triển kinh tế 22 2.2.1.1 Phát triển công nghiệp 23 2.2.1.2 Phát triển nông – lâm nghiệp thủy sản 23 2.2.1.3 Hoạt động y tế 24 2.2.1.4 Phát triển du lịch, dịch vụ, kinh doanh, thương mại xuất nhập .24 2.2.2 Tình hình phát triển xã hội 24 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT i Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 26 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 26 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 26 3.2 Nội dung nghiên cứu 26 3.3 Dữ liệu phương pháp nghiên cứu 26 3.3.1 Dữ liệu quan trắc mẫu nước mặt 26 3.3.2 Dữ liệu ảnh viễn thám quan học 27 3.3.3 Phương pháp sử dụng nghiên cứu 29 3.3.3.1 Chiết xuất số ảnh vệ tinh Landsat-8 30 3.3.3.2 Mơ hình ước tính số chất lượng nước mặt .30 3.3.3.3 Xây dựng đồ rủi ro ô nhiễm nước mặt 34 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .35 4.1 Độ xác mơ hình tính tốn số TSS, BOD COD từ liệu viễn thám .35 4.2 Phân bố không gian số ô nhiễm nước .36 4.2.1 Tổng lượng chất rắn lơ lửng (TSS) .36 4.2.2 Lượng nhu cầu oxy hóa học cần thiết (COD) .37 4.2.3 Lượng nhu cầu oxy sinh học cần thiết (BOD5) .38 4.3 Xây dựng đồ rủi ro ô nhiễm nước mặt khu vực sông Vàm Cỏ Tây 39 CHƯƠNG ÐỀ XUẤT BIỆN PHÁP QUẢN LÝ HỢP LÝ LƯU VỰC SÔNG VÀM CỎ TÂY .43 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT i Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí BUBRIC ĐIỂM STT Chỉ báo thực Tiêu chí đánh giá - Tổng điểm - Thang Điểm điểm 10 Điểm hình thức trình bày Khả thể chữ viết, hình ảnh xếp tổ chức phần file báo cáo Trích dẫn đầy đủ quy định 0.5 Liệt kê tài liệu tham khảo đầy đủ quy định 0.5 Nội dung Lý chọn đề tài Phương pháp thực - Kết - Thảo luận, giải thích kết Đề xuất GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT i Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học TSS Tổng chất rắn lơ lửng BOD5 Nhu cầu oxy sinh học GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT i Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sơng Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí DANH MỤC BẢNG Bảng Thông tin liệu hình ảnh tổ hợp màu tự nhiên ảnh Landsat sử dụng 28 Bảng Các số vật lí chiết tách từ ảnh vệ tinh Landsat-8 30 Bảng 3 Mơ hình ước tính số nước mặt phương pháp BMA .32 Bảng Mức độ ô nhiễm nước mặt khu vực nghiên cứu dựa tham khảo 34 GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT i Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí DANH MỤC HÌNH Hình 1 Bản đồ địa giới hành tỉnh Long An .16 Hình Hai chi lưu sơng Vàm Cỏ Tây – Vàm Cỏ Đông 19 Hình 2 Sơng Vàm Cỏ Tây đoạn chảy qua Thị xã Kiến Tường 20 Hình Bản đồ sông Vàm Cỏ Tây chảy qua huyện .20 Hình Cơ cấu kinh tế khu vực nghiên cứu .22 Hình Vị trí lấy mẫu khu vực nghiên cứu 27 Hình Ảnh Landsat năm 2015 (a) năm 2020 (b) 28 Hình 3 Phương pháp sử dụng để phân tích rủi ro nhiễm nước mặt [9], [16] 29 Hình Biểu đồ phân tán giá trị dự đoán TSS (trái); BOD5 (giữa) COD (phải) .35 Hình Phân bố khơng gian hàm lượng TSS năm 2015 .36 Hình Phân bố không gian hàm lượng TSS năm 2015 .36 Hình 4 Phân bố không gian hàm lượng COD năm 2015 37 Hình Phân bố khơng gian hàm lượng COD năm 2020 37 Hình Phân bố không gian hàm lượng BOD5 năm 2015 38 Hình Phân bố không gian hàm lượng BOD5 năm 2020 38 Hình Bản đồ rủi ro ô nhiễm nước mặt khu vực sông Vàm Cỏ Tây năm 2015 40 Hình Bản đồ rủi ro nhiễm nước mặt khu vực sông Vàm Cỏ Tây năm 2020 41 Hình 10 Diễn biến WQI sông Vàm Cỏ Tây từ năm 2016-2020 [13] .42 GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT i Ước tính định lượng rủi ro ô nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài “Lưu vực sông” vùng địa lý mà phạm vi nước mặt, nước đất chảy tự nhiên vào sông Mỗi lưu vực sông hệ thống, tác động gây lưu vực có ảnh hưởng đến yếu tố khác, quản lý nguồn nước phải gắn liền với quản lý bảo vệ lưu vực sông Sông Vàm Cỏ thuộc chi lưu hệ thống sông Đồng Nai thuộc lãnh thổ Long An có hệ thống sơng ngịi, kênh rạch chằng chịt nối liền với sông Tiền hệ thống sông Vàm Cỏ đường dẫn tải tiêu nước quan trọng sản xuất cung cấp cho nhu cầu sinh hoạt dân cư Trong đó, sơng Vàm Cỏ thuộc địa bàn tỉnh Long An tách thành hai chi nhỏ sông Vàm Cỏ Đông sông Vàm Cỏ Tây [1] Nguồn: Cục Thống kê tỉnh Long An Hình 1 Bản đồ địa giới hành tỉnh Long An Một số lưu vực từ rạch Long Khốt chảy qua huyện Vĩnh Hưng, Tân Thạnh, Tân Hưng, Thạch Hóa, Thủ Thừa, Tân Trụ, Châu Thành thành phố Tân An tỉnh Long An hầu hết phụ thuộc vào hệ thống sông Vàm Cỏ Tây [1] nguồn cấp GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí nước cho hoạt động sản xuất nơng nghiệp, cơng nghiệp sinh hoạt Bên cạnh đó, lưu vực sông Vàm Cỏ Tây nơi tiếp nhận nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất khu công nghiệp Theo kết nghiên cứu quan chuyên ngành năm gần đây, diện tích đất thị gia tăng dân số, xả nước thải công nghiệp [1] hoạt động nông nghiệp kèm khu vực sông Vàm Cỏ Tây làm tăng nồng độ chất ô nhiễm gây ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái lưu vực sông Việc nồng độ chất ô nhiễm khuếch tán từ dịng chảy hình thành thị vùng đất canh tác hoạt động nông nghiệp trở thành nguyên nhân gây xuống cấp chất lượng bề mặt nước sông [2] Để giải mối đe dọa chất lượng nước ô nhiễm khuếch tán gây cần hiểu rõ tầm quan trọng chất lượng nước mặt nồng độ chất nước thải vùng thải Việc xác định yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ chất ô nhiễm để đánh giá chất lượng nước mặt quan trọng, thể mức độ ô nhiễm trạng thái hệ sinh vật nước [3] Tuy nhiên, việc dự đốn xác để đánh giá nồng độ Clo thách thức thiếu hụt mạng lưới vị trí giám sát chất lượng lưu vực sông Vàm Cỏ Tây Trên lưu vực sơng việc dự đốn chất lượng nước phức tạp biến thiên theo thời gian không gian vị trí giám sát [4] Ngồi ra, để xác định xác nồng độ chất nhiễm phân tích với thiết bị tiêu chuẩn hóa chất đưa kết đáng tin cậy với độ xác cao cịn nhiều mặt hạn chế gây tốn chi phí thời gian [5] Trong năm gần đây, viễn thám vệ tinh có khả cung cấp liệu hiệu thay đổi chất lượng nước mặt quy mô không gian lớn cho nghiên cứu đánh giá chất lượng nước Kỹ thuật phân tích số vật lý NDWI, MNDWI, AWEI, MBWEI WRI dựa kênh phổ màu đỏ, xanh lục, xanh lam đến bước sóng Hồng ngoại gần (NIR) dải hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) ảnh viễn thám cho kết độ phản xạ tối đa bề mặt nước với thành phần hóa lý, sinh, trầm tích góp phần hỗ trợ giám sát quản lý chất lượng nguồn nước mặt [6]–[8] Việc áp dụng số chất lượng nước BOD 5, COD, TSS đo mức độ phản xạ bề mặt nước tính tốn từ liệu ảnh viễn thám [9] chưa thể phổ biến qua kết nghiên cứu Nghiên cứu tích hợp liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí mơi trường GIS phản ánh xác biến đổi khơng gian thời gian điều kiện chất lượng nước [10] GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí Đề tài “Ước tính định lượng rủi ro ô nhiễm nước mặt sông Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí” đề xuất nhằm đưa kết đánh giá rủi ro chất lượng nguồn nước mặt tồn diện khơng gian thời gian cho lưu vực sơng Vàm Cỏ Tây Từ đó, đưa dự báo xu hướng thay đổi nồng độ chất ô nhiễm, hỗ trợ khắc phục tình trạng thiếu liệu việc giám sát đề xuất hướng quản lý 1.2 Mục tiêu đề tài Đánh giá rủi ro chất lượng nguồn nước mặt sông Vàm Cỏ Tây theo không gian thời gian dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí  GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT Ước tính định lượng rủi ro nhiễm nước mặt sơng Vàm Cỏ Tây dựa liệu viễn thám quang học phương pháp phân tích đa tiêu chí TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC SÔNG VÀM CỎ TÂY 2.1 Tổng quan điều kiện tự nhiên 2.1.1 Vị trí địa lý Sơng Vàm Cỏ dịng sơng Nam Bộ, Việt Nam, thuộc hệ thống sơng Đồng Nai Sơng có khoảng 10 chi lưu hai chi lưu trực tiếp tạo nên dịng sơng sơng Vàm Cỏ Đơng sông Vàm Cỏ Tây Sông Vàm Cỏ chảy qua tỉnh Long An làm ranh giới Long An Tiền Giang [1] Sông Vàm Cỏ Đông nối với Vàm Cỏ Tây qua kênh ngang nối với sông Sài Gòn, Đồng Nai kênh Thầy Cai, An Hạ, Rạch Tra, sông Bến Lức Sông Vàm Cỏ đổ nước vào sơng Sồi Rạp, cách cửa Sồi Rạp khoảng 22 km Tính từ chỗ ngã ba Vàm Cỏ Đơng - Vàm Cỏ Tây (Tân Trụ) đến ngã ba sông Sồi Rạp, Vàm Cỏ dài 35.5 km, rộng trung bình 400 m, đổ cửa sơng Sồi Rạp biển Đông [1] Sông Vàm Cỏ Tây chảy qua tỉnh Long An Tiền Giang Sông lấy nước từ sông Tiền vùng Đồng Tháp Mười hợp lưu với sông Vàm Cỏ Đông tạo thành sông Vàm Cỏ Hình Hai chi lưu sơng Vàm Cỏ Tây – Vàm Cỏ Đông Sông Vàm Cỏ Tây chảy vào huyện Vĩnh Hưng, Tân Thạnh, Tân Hưng, Thạnh Hóa, Thủ Thừa, Tân Trụ, Cần Giuộc, Châu Thành Thành phố Tân An Sơng Vàm cỏ Tây Đơng nước có màu xanh thủy triều lên vàng đục thủy triều xuống GVHD: TS Lê Trọng Diệu Hiền Trang PAGE \* MERGEFORMAT