Luận văn thạc sĩ Quản lý tài nguyên và môi trường: Phân tích chất lượng nước hồ dầu tiếng bằng phương pháp viễn thám

Dự trên kết quả, luận văn đã đề xuất một số biện pháp để bảo vệ chất lượng nước hồ Dầu Tiếng Kết quả luận văn là nguồn tài liệu th m khảo cho công tác đánh giá và quản lý ô nhiễm nướ

-

NGUYỄN THỊ MY

PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ DẦU TIẾNG

BẰNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM ANALYSIS WATER QUALITY OF DAU TIENG LAKE

USING REMOTE SENSING METHOD

Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2020

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch hội đồng: PGS TS Lê Văn Trung

2 Cán bộ nhận xét 1: TS L m Đạo Nguyên

3 Cán bộ nhận xét 2: TS Phạm Thị M i Thy

4 Ủy viên hội đồng: Th S Lưu Đình Hiệp

5 Thư ký hội đồng: TS V Nguyễn Xu n Quế

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

VÀ TÀI NGUYÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày sinh: 10/04/1993 Nơi sinh: Quảng Nam

Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên và Môi Trường Mã số: 60850101

I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích chất lượng nước hồ Dầu Tiếng bằng phương pháp viễn

thám

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nhiệm vụ: Đánh giá chất lượng nước hồ Dầu tiếng bằng kỹ thuật xử lý ảnh viễn

thám để hỗ trợ công tác quản lý và quan trắc chất lượng nước hồ hiệu quả

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/08/2019

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/12/2019

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Trần Thị Vân

TP.HCM, ngày… tháng … năm 2020

TRƯỞNG KHOA

PGS.TS Võ lê Phú

LỜI CẢM ƠN oOo

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự gi p đ

củ rất nhiều người Tôi xin gửi lời cảm ơn đến:

Đầu tiên tôi xin được gửi lời cảm ơn s u sắc đến PGS.TS Trần Thị V n, đã tận tình hướng dẫn để tôi hoàn thành tốt bài luận văn này Tôi xin ch n thành cảm

ơn sự tận tình dạy dỗ của thầy cô Kho Môi trường và Tài nguyên, trường Đại học Bách kho TP HCM đã truyền đạt cho tôi những kiến thức cơ bản, những chuyên môn cần thiết trong ngành để tôi có nền tảng thực hiện đề tài

Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã cố gắng hết sức để hoàn thiện luận văn,

tr o đổi và tiếp thu ý kiến đóng góp củ Quý Thầy Cô và bạn bè, th m khảo nhiều tài liệu song cũng không thể tránh khỏi s i sót Tôi rất mong nhận được những thông tin đóng góp, phản hồi quý báu từ quý Thầy Cô

Nguyễn Thị My

TÓM TẮT

Hiện tượng ô nhiễm chất lượng nước đ ng là vấn đề được mọi người quan tâm

và cần có biện pháp khắc phục để bảo vệ sự sống củ con người Công trình thủy lợi Dầu Tiếng đóng v i trò chủ lực trong hệ thống phân phối nguồn nước, không chỉ cho riêng tỉnh T y Ninh mà còn tác động đến cả khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam Nhưng l u n y, công tác đảm bảo an toàn hồ đập còn tồn tại nhiều bất cập như hoạt động khai thác cát, nuôi trồng thuỷ sản, ô nhiễm cảnh qu n, môi trường Luận văn trình bày đánh giá chất lượng nước WQI (Water Quality Index) theo QCVN08:2015/BTNMT và Quyết định 879/QĐ-TCMT ngày 01/07/2011 của Tổng cục Môi trường Phương pháp thực hiện theo 2 hướng: (1) tính toán trực tiếp từ số

đo qu n trắc mặt đất cho biết hiện trạng chất lượng nước tại vị trí lấy mẫu, (2) dựa vào mối tương qu n của từng thông số chất lượng nước với các đặc trưng phổ của ảnh vệ tinh để xây dựng hàm hồi quy mô phỏng trên không gian toàn bộ hồ Dữ liệu viễn thám sử dụng là ảnh vệ tinh Sentinel-2 với các kênh phản xạ trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại (NIR) Các hàm hồi quy xây dựng cho thấy mối tương quan của các thông số chất lượng nước được thể hiện với các kênh đơn lẻ và tỷ số kênh gồm kênh blue và NIR, red/blue, green/blue, NIR/blue Kết quả mô phỏng phân bố không gian chỉ số WQI cho thấy chất lượng nước hồ Dầu Tiếng đ ng trong tình trạng ô nhiễm ở mức chỉ số WQI dao trong trong khoảng 0 -50 là phần lớn, vì vậy nếu cần sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt cần có biện pháp xử lý thích hợp Dự trên kết quả, luận văn đã đề xuất một số biện pháp để bảo vệ chất lượng nước hồ Dầu Tiếng Kết quả luận văn là nguồn tài liệu th m khảo cho công tác đánh giá và quản lý ô nhiễm nước

is in a polluted state, with the WQI index ranging from 0 to 50, which is the majority, so if necessary For the purpose of domestic water supply, appropriate treatment is needed Based on the results, the thesis proposes a number of measures solutions to protect the quality of Dau Tieng reservoir water The thesis results are the reference source for assessment and management of water pollution

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

Tôi xin c m đo n đ y là công trình nghiên cứu củ tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS Trần Thị Vân Ngoại trừ những nội dung đã được trích dẫn, các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn chính xác, trung thực và chư từng được công bố trong các công trình nghiên cứu nào khác trước đ y Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Nguyễn Thị My

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iii

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

5 nghĩ kho học và ý nghĩ thực tiễn củ đề tài 3

CHƯƠNG 1 4

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 7

1.2.1 Trên thế giới 7

1.2.2 Tại Việt Nam 10

1.3 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 12

1.3.1 Vị trí địa lý 12

1 3 2 Đặc điểm địa hình 13

1.3.3 Khí hậu – thủy văn 13

1.3.4 Kinh tế xã hội 16

CHƯƠNG 2 20

CƠ SỞ KHOA HỌC V PHƯƠNG PH P NGHI N CỨU 20

2 1 CƠ SỞ KHOA HỌC 20

2 1 1 Cơ sở viễn thám 20

2 1 2 Cơ sở thống kê và xử lý số liệu 24

2.1.3 Chỉ số chất lượng nước WQI 25

2 2 PHƯƠNG PH P NGHI N CỨU 25

2.2.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu 25

2 2 2 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước mặt 29

2 2 3 Phương pháp viễn thám 35

2 2 4 Phương pháp thống kê 37

2.2.5 Phương pháp kiểm tr độ chính xác 41

2 4 SƠ ĐỒ KHỐI QUY TRÌNH THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 42

CHƯƠNG 3 45

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ DẦU TIẾNG TỪ BỘ SỐ LIỆU QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT 46

3.2 CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ DẦU TIẾNG TỪ PHƯƠNG PH P VIỄN THÁM KẾT HỢP QUAN TRẮC MẶT ĐẤT 48

3.2.1 Tiền xử lý ảnh và tách đường bờ hồ 48

3.2.2 Xây dựng pương trình hồi quy cho các thông số chất lượng nước hồ Dầu Tiếng 51

3.2.3 Lập bản đồ các thông số chất lượng nước 60

3.2.5 Lập bản đồ chất lượng nước tổng WQI 65

3.2.6 Kiểm tr độ chính xác củ phương pháp thực hiện 67

3.3 MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ DẦU TIẾNG CHO CÁC THỜI

ĐIỂM KHÁC 68

3 4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 74

3 4 1 Đối với cơ qu n nhà nước 74

3 4 2 Đối với cơ qu n quản lý hồ 76

3.4.3 Kết hợp giữ các cơ qu n có chức năng để bảo vệ chất lượng nước 77

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

PHỤ LỤC 83

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 2 1 Độ thấu quang củ nước 23

Bảng 2.2 Vị trí lấy mẫu các điểm quan trắc trên hồ Dầu Tiếng 26

Bảng 2 3 Đặc trưng bộ cảm của ảnh vệ tinh Sentinel-2A 28

Bảng 2.4 Bảng quy định các giá trị qi, BPi 31

Bảng 2 5 Quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa 32

Bảng 2.6 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH 32

Bảng 2.8 Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt tính từ ảnh vệ tinh 34

Bảng 2 9 Quy ước thang màu phân bố cho các thông số chất lượng nước 35

Bảng 3.1 Kết quả tính toán chỉ số WQI từ số liệu quan trắc môi trường nước mặt 46 Bảng 3.2 Sai số nắn chỉnh ảnh RMSE ngày 02/03/2019 49

Bảng 3.3 Sai số nắn chỉnh ảnh RMSE ngày 06/01/2019 49

Bảng 3.4 Sai số nắn chỉnh ảnh RMSE ngày 28/10/2019 49

Bảng 3.5 Các kênh và tỷ số kênh có hệ số tương qu n c o 51

Bảng 3 6 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu pH 52

Bảng 3 7 Kết quả hồi quy biến độc lập B4/B2 với biến phụ thuộc pH 52

Bảng 3 8 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu DO 53

Bảng 3 9 Kết quả hồi quy biến độc lập B4/B2 với biến phụ thuộc DO 53

Bảng 3 10 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu COD 54

Bảng 3 11 Kết quả hồi quy biến độc lập B4/2 với biến phụ thuộc COD 54

Bảng 3 12 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu BOD 55

Bảng 3 13 Kết quả hồi quy biến độc lập B3/B2 với biến phụ thuộc BOD 55

Bảng 3 14 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu TSS 56

Bảng 3 15 Kết quả hồi quy biến độc lập B8/B2 với biến phụ thuộc TSS 56

Bảng 3 16 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu N-NH4 57

Bảng 3 17 Kết quả hồi quy biến độc lập B2 với biến phụ thuộc N-NH4 57

Bảng 3 18 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu P-PO4 58

Bảng 3 19 Kết quả hồi quy biến độc lập B3/B2 với biến phụ thuộc P-PO4 58

Bảng 3 20 Kết quả chạy hồi quy của chỉ tiêu Coliform 59

Bảng 3 21 Kết quả hồi quy biến độc lập B8 với biến phụ thuộc Coliform 59

Bảng 3 22 Phương trình hồi quy của các thông số chất lượng nước 60

Bảng 3.23 Thống kê các kết quả tính sai số 67

Bảng 3 24 Giá trị các hàm 06/01/2019 và 28/10/2019 dự trên hệ số ,b 69

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu 13

Hình 1.2 Bản đồ sông suối trên lưu vực hồ Dầu Tiếng 16

Hình 2.1 Sự tương tác của ánh áng với mặt nước 21

Hình 2.2 Khả năng phản xạ và hấp thụ củ nước 22

Hình 2.3 Khả năng phản xạ phạ của một số loại nước 23

Hình 2 4 Sơ đồ vị trí quan trắc trên hồ Dầu Tiếng 27

Hình 2.5 So sánh Landsat 7 và 8 Sentinel-2 28

Hình 2.6 Quy trình thực hiện thống kê 41

Hình 2.7 Quy trình thực hiện luận văn 43

Hình 3.1 Bản đồ thể hiện thang màu chất lượng nước hồ Dầu Tiếng 47

Hình 3.2 Ảnh trước và sau khi cắt khu vực nghiên cứu 50

Hình 3.3 Ảnh tách hồ và đường bờ hồ của hồ Dầu Tiếng 50

Hình 3.4 Bản đồ phân bố nồng độ các thông số pH, TSS, COD, BOD 61

Hình 3.5 Bản đồ phân bố nồng độ các thông số N-NH4, P-PO4, DO, Coliform 62

Hình 3.6 Bản đồ chỉ số chất lượng nước (WQI) tháng 03/2019 65

Hình 3.7 Mô phỏng chỉ số pH tại 03 thời điểm trong năm 2019 70

Hình 3.8 Mô phỏng nồng độ thông số DO tại 03 thời điểm trong năm 2019 70

Hình 3.9 Mô phỏng nồng độ thông số COD tại 03 thời điểm trong năm 2019 70

Hình 3.10 Mô phỏng nồng độ thông số BOD tại 03 thời điểm trong năm 2019 71

Hình 3.11 Mô phỏng nồng độ thông số TSS tại 03 thời điểm trong năm 2019 71

Hình 3.12 Mô phỏng nồng độ thông số N-NH4 tại 03 thời điểm trong năm 2019 71

Hình 3.14 Mô phỏng nồng độ thông số Coliform tại 03 thời điểm trong năm 2019 72

Hình 3.15 Mô phỏng chỉ số WQI tại 03 thời điểm trong năm 2019 72

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ph n tích phương s i

Nhu cầu oxy sinh hoá

Nhu cầu oxy hóa học

DO : Lượng oxy hoà t n trong nước cần thiết cho sự hô

UN/ECE : United Nations Economic Commission for Europe

Chỉ số chất lượng nước

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Chất lượng nước mặt là một trong những mối qu n t m hàng đầu đối với các nhà hoạch định chính sách và quản lý môi trường ở cả khu vực đô thị hóa và nông nghiệp Cả hai yếu tố: tự nhiên (lưu lượng, lượng mư , xói mòn đất và đặc điểm sinh lý củ lưu vực,…) và các yếu tố nhân tạo (đô thị hóa, các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp,…) có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt Do đó, việc điều tr và đánh giá chất lượng nguồn nước và nghiên cứu các biến đổi theo thời gian bên cạnh các biến đổi không gian của chất lượng nước là cần thiết để bảo vệ chất lượng nguồn nước

Hiện tượng ô nhiễm chất lượng nước đ ng là vấn đề được mọi người quan tâm

và cần có biện pháp khắc phục để bảo vệ sự sống của chúng ta Giữ các tác động trong và ngoài khu vực nguồn nước dẫn đến nguồn nước có nguy cơ bị ô nhiễm Sự

ô nhiễm nguồn nước gây ra hậu quả vô cùng nguy hại đối với con người và môi trường

Công trình thủy lợi Dầu Tiếng đóng v i trò chủ lực trong hệ thống phân phối nguồn nước, không chỉ cho riêng tỉnh mà còn tác động đến cả khu vực kinh tế trọng điểm phía nam Hồ Dầu Tiếng có diện tích lưu vực 2.700 km2

, nằm trên địa phận 03 tỉnh T y Ninh, Bình Dương, Bình Phước Dung tích chứa là 1,58 tỷ m3 nước, ứng với mực nước d ng bình thường +24,40m Nằm ở thượng lưu sông Sài Gòn, hồ Dầu Tiếng đóng v i trò hết sức quan trọng trong việc dự trữ cung cấp nước ngọt, điều hoà môi trường thủy lực, điều tiết lũ ở hạ lưu, kiểm soát mặn ở hạ lưu, nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và bảo tồn sinh thái, liên qu n đến đời sống hàng triệu dân các tỉnh

T y Ninh, Bình Dương, Bình Phước và Thành phố Hồ Chí Minh (Công ty Dầu Tiếng - Phước Hòa, 2018) Nhưng l u n y, công tác đảm bảo an toàn hồ đập còn tồn tại nhiều bất cập như hoạt động khai thác cát, nuôi trồng thủy sản, ô nhiễm cảnh

qu n, môi trường

Các ứng dụng của cảm biến từ xa vệ tinh đã m ng lại cái nhìn sâu sắc mạnh

mẽ cho việc nghiên cứu các hệ sinh thái biển và nước ngọt, cung cấp thông tin cho việc quản lý tài nguyên nước Từ những năm 1970, các nhà kho học đã sử dụng vệ tinh để phát hiện các phổ quang học của các thành phần có trong nước mặt (Ekstrand,S., 1992), (O’Reilly et l., 1998) Các mô hình vệ tinh đã trở thành một công cụ thay thế hấp dẫn đối với các phương pháp giám sát thực địa

So với các phương pháp giám sát thực địa, viễn thám cung cấp vùng phủ sóng thường xuyên, khái quát trên các khu vực rộng lớn ở độ phân giải không thể đạt được bằng lấy mẫu thực địa (Park, Y-J., & Ruddick, K., 2007) Với chi phí tương đối thấp, các mô hình viễn thám có thể được phát triển để ước tính sự phân bố chất lượng nước trên toàn bộ các vùng nước, cho phép các nỗ lực giám sát tập trung và ước lượng nồng độ các chất gây ô nhiễm ở những khu vực không thể tiếp cận được

Xuất phát từ những lý do nêu trên, đề tài t t u

v t được thực hiện để có góc nhìn tổng quát về

hiện trạng chất lượng nước giúp dễ dàng phát hiện các khu vực gây ô nhiễm Từ đó,

sẽ có cơ sở để thực hiện công tác quản lý và bảo vệ chất lượng nước hồ Dầu Tiếng Kết quả nghiên cứu sẽ là nguồn tài liệu, cũng như có thêm giải pháp để hỗ trợ công tác quản lý và bảo vệ chất lượng nước hồ Dầu Tiếng

2 Mụ t u ng n ứu

Đánh giá chất lượng nước hồ Dầu tiếng bằng kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám để

hỗ trợ công tác quản lý và quan trắc chất lượng nước hồ hiệu quả

(4) Thành lập bản đồ chất lượng nước hồ Dầu Tiếng

(5) Đề xuất các giải pháp phục vụ công tác quản lý và bảo vệ chất lượng nguồn nước

4 Đố tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đố t ng nghiên cứu: chất lượng nước mặt thông qua 8 thông số: pH, DO,

COD, BOD, TSS, N-NH4, P-PO4, Coliform từ dữ liệu bức xạ quang hợp của

ảnh vệ tinh

 Phạm vi nghiên cứu: hồ Dầu Tiếng, diện tích lưu vực 2.700 km2, nằm trên địa phận 03 tỉnh T y Ninh, Bình Dương, Bình Phước

 Dữ liệu nghiên cứu : ảnh vệ tinh Sentinel-2A

 Thời gian nghiên cứu: năm 2019

Kết quả luận văn đã đánh giá chất lượng nước mặt của hồ Dầu Tiếng bằng công nghệ viễn thám và từ đó có giải pháp thích hợp trong việc quản lý và quan trắc môi trường

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Nước đóng vị trí thiết yếu vô cùng quan trọng không chỉ đối với con người mà đối với cả loài vật trên Trái Đất Nước là cần thiết cho sự sống nhưng khi bị biến đổi, ô nhiễm có thể gây ra những hiểm họ khôn lường cho con người Nước sạch không thể thiếu trong đời sống củ con người, hàng ngày chúng ta sinh hoạt đều phải sử dụng nguồn nước sạch từ ăn uống, tắm rửa, giặt giũ, vệ sinh,… Ngoài r , việc sử dụng nước sạch trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp để tạo ra các thực phẩm sạch cũng là yếu tố quan trọng quyết định sức khỏe củ con người

Chất lượng nước là một chỉ tiêu quan trọng đụng chạm tới tất cả khía cạnh của

hệ sinh thái và đời sống con người, như sức khỏe cộng đồng, sản xuất lương thực, hoạt động kinh tế và đ dạng sinh học

Xét trên khía cạnh quản lý, chất lượng nước được xác định bởi nhu cầu sử dụng cuối cùng của nó Với các mục đích sử dụng nước như ăn uống, môi trường sống cho động thực vật thủy sinh, mức trong sạch của nguồn nước thường đòi hỏi ở cấp độ c o hơn so với các một số các mục đích khác như đáp ứng nhu cầu cho hoạt động thủy điện, tưới tiêu Do đó, theo nghĩ rộng chất lượng nước là bao gồm các nhân tố vật lý, hóa học và sinh học cần thiết để đảm bảo cho nhu cầu sử dụng (UN/ECE 1995)

Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ gây ô nhiễm nước, có thể dựa vào một số chỉ tiêu cơ bản và quy định giới hạn của từng chỉ tiêu đó tu n theo Luật Bảo vệ môi trường của một quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế quy định cho từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nh u Luận văn đánh giá chất lượng nước dựa vào chỉ số chất lượng nước WQI, chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử

dụng của nguồn nước đó, 08 thông số để đánh giá chất lượng nước: pH, DO, TSS, COD, BOD, N-NH4, P-PO4, Coliform, cụ thể như s u :

(1) Giá trị pH: pH là đơn vị toán học biểu thị nồng độ ion H+ có trong nước

có ảnh hưởng nguy hại đến thuỷ sinh

(2) Thông số TSS (chất rắn lơ lửng): Chất rắn lơ lửng nói riêng và tổng chất

rắn nói chung có ảnh hưởng đến chất lượng nước trên nhiều phương diện Hàm lượng chất rắn hoà t n trong nước thấp làm hạn chế sự sinh trưởng hoặc ngăn cản

sự sống của thuỷ sinh Hàm lượng chất rắn hoà t n trong nước c o thường có vị Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước cao gây nên cảm quan không tốt cho nhiều mục đích sử dụng; ví dụ như làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước,

do vậy ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dưới nước, gây cạn kiệt tầng ô xy trong nước nên ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh như cá, tôm Chất rắn lơ lửng có thể làm tắc nghẽn mang cá, cản trở sự hô hấp dẫn tới làm giảm khả năng sinh trưởng

củ cá, ngăn cản sự phát triển của trứng và ấu trùng

(3) Thông số DO (dyssolved oxygen – ô xy hoà t n trong nước): Ô xy có mặt

trong nước một mặt được hoà tan từ ôxy trong không khí, một mặt được sinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hoá của tảo và các thực vật sống trong nước Các yếu

tố ảnh hưởng đến sự hoà t n ôxy vào nước là nhiệt độ, áp suất khí quyển, dòng chảy, đị điểm, địa hình Giá trị DO trong nước phụ thuộc vào tính chất vật lý, hoá học và các hoạt động sinh học xảy r trong đó Ph n tích DO cho t đánh giá mức

độ ô nhiễm nước

Các sông hồ có hàm lượng DO c o được coi là khoẻ mạnh và có nhiều loài sinh vật sống trong đó Khi DO trong nước thấp sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng

củ động vật thuỷ sinh, thậm chí làm biến mất hoặc có thể gây chết một số loài nếu

DO giảm đột ngột Nguyên nhân làm giảm DO trong nước là do việc xả nước thải công nghiệp, nước mư tràn lôi kéo các chất thải nông nghiệp chứa nhiều chất hữu

cơ, lá c y rụng vào nguồn tiếp nhận Vi sinh vật sử dụng ôxy để tiêu thụ các chất hữu cơ làm cho lượng ôxy giảm

(4) Thông số COD (Chemical oxygen Demand – nhu cầu ôxy hoá học): là

lượng ô xy cần thiết cho quá trình ôxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O COD là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước (nước thải, nước mặt, nước sinh hoạt) vì nó cho biết hàm lượng chất hữu cơ có trong nước là b o nhiêu Hàm lượng COD trong nước cao thì chứng tỏ nguồn nước

có nhiều chất hữu cơ g y ô nhiễm

(5) Thông số BOD (Biochemical oxygen Demand:nhu cầu ô xy sinh hoá): là

lượng ôxy (thể hiện bằng gam hoặc milig m O2 theo đơn vị thể tích) cần cho vi sinh vật tiêu thụ để ôxy hoá sinh học các chất hữu cơ trong bóng tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gi n Như vậy BOD phản ánh lượng các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học có trong mẫu nước Giá trị BOD càng lớn có nghĩ là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng c o

Vì giá trị của BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ổn định nên việc xác định BOD cần tiến hành ở điều kiện tiêu chuẩn, ví dụ ở nhiệt độ 200C trong thời gian ổn định nhiệt 5 ngày (BOD520)

(6) Thông số N-NH 4 (Amoniac): Trong nước, bề mặt tự nhiên của vùng không ô nhiễm amoniac chỉ có ở nồng độ vết (dưới 0,05 mg/l) Trong nguồn nước

có độ pH acid hoặc trung tính, amoniac tồn tại ở dạng ion amoniac (NH4+); nguồn nước có pH kiềm thì amoniac tồn tại chủ yếu ở dạng khí NH3

Nồng độ moni c trong nước ngầm c o hơn nhiều so với nước mặt Lượng moni c trong nước thải từ khu d n cư và từ các nhà máy hoá chất, chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10-100 mg/l Amoniac có mặt trong nước cao sẽ gây nhiễm độc tới cá và các sinh vật

(7) Thông số P-PO 4 (Phosphat): là chất dinh dư ng cho sự phát triển rong tảo Nồng độ phosphat trong nguồn nước không bị ô nhiễm thường <0,01 mg/l Nguồn phosph t đư vào môi trường là ph n người, phân súc vật và nước thải một số ngành công nghiệp sản xuất phân lân, công nghiệp thực phẩm và trong nước chảy từ đồng ruộng Phosphat không thuộc loại độc hại đối với người

(8) Thông số Coliform: Vi khuẩn nhóm Coliform (Coliform, Fecal coliform,

Fec l streptococci, Escherichi coli …) có mặt trong ruột non và phân củ động vật máu nóng, qu con đường tiêu hoá mà chúng xâm nhập vào môi trường và phát triển mạnh nếu có điều kiện nhiệt độ thuận lợi

Số liệu Coliform cung cấp cho chúng ta thông tin về mức độ vệ sinh củ nước và điều kiện vệ sinh môi trường xung quanh

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.2.1 Trên thế giới

Năm 2007, Erhan Alparslan và cộng sự đã áp dụng thuật toán phân tích hồi quy để xác định các thông số chất lượng nước củ Đập Ömerli và lập bản đồ đánh giá chất lượng nước từ các thông số chlorophyll-a, chất rắn rắn lơ lửng, độ đục và tổng photphat từ ảnh vệ tinh Landsat 7-ETM (Erhan Alparslan et al., 2007)

Năm 2009, Xi n Guan đã nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng cảm biến

từ xa vệ tinh để giám sát chất lượng nước của hồ Simcoe, Ont rio, C n d , đã bị quá tải Tổng lượng photpho (TP) và do đó sự ph dư ng trong nhiều thập kỷ Dữ liệu được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm 22 ảnh L nds t 5 TM, cũng như

dữ liệu tại chỗ gần như đồng thời từ 15 trạm quan sát trên hồ So với mô hình thường được sử dụng, một mô hình cải tiến được phát triển trong nghiên cứu này để ước tính độ trong suốt củ đĩ Secchi (SDT), một tham số cho phép đo độ trong nước, sử dụng hình ảnh TM Các mô hình dựa trên kết hợp các band khác nhau được so sánh với ước tính nồng độ chlorophyll-a (chl-a) Kết quả củ các ước tính này được xác nhận bằng cách sử dụng dữ liệu tại chỗ bằng phép phân tích hồi quy tuyến tính và độ chính xác được đo bằng hệ số tương qu n R2 (Xian Guan, 2009)

Năm 2012, S Al-Bahrani và cộng sự đã nghiên cứu các chỉ số chất lượng nước, phân loại củ ch ng để sử dụng tưới tiêu tại nhiều trạm dọc theo sông Euphr tes bên trong vùng đất Iraq và tìm mối tương qu n giữa kết quả tính toán chỉ

số chất lượng nước với các phân tích trên ảnh vệ tinh Landsat Nghiên cứu đã áp dụng phương pháp Bh rg ve để tính toán chỉ số chất lượng nước cho việc sử dụng thủy lợi tại 16 trạm quan trắc dọc theo sông Euphrates Kết quả cho thấy có một mối tương qu n mạnh mẽ giữa chỉ số chất lượng nước và các bước sóng ở kênh 2 (0.52-0.60µm) của ảnh vệ tinh Landsat Một mô hình hồi quy đã được xây dựng giữa chỉ

số chất lượng nước vào tháng 12 năm 2009 và số kỹ thuật số ở kênh 2 để xây dựng

mô hình màu được sử dụng để dự đoán ph n loại chất lượng nước tại bất kỳ điểm nào dọc theo sông Euphrates (S Al-Bahrani et al., 2012)

Năm 2016, F ym Musht q và Mili Ghosh Nee L l đã sử dụng dữ liệu vệ tinh L nds t 8 OLI để tính các thông số chất lượng nước cho Hồ Wular Các thông

số chất lượng nước bao gồm pH, COD, DO, độ kiềm, độ cứng, clorua, TDS, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), độ đục, độ dẫn điện và phosphate Phân tích hồi quy được thực hiện bằng cách sử dụng các giá trị phản xạ thực được hiệu chỉnh trong khí quyển của các dải OLI gốc, hình ảnh sau khi áp dụng các kỹ thuật nâng cao (NDVI, thành phần chính) và các giá trị của các tham số chất lượng nước tại các vị trí mẫu khác nh u để có được mối quan hệ thực nghiệm Hầu hết các tham số có tương qu n tốt với các kênh OLI đơn lẻ với R2 lớn hơn 0,5, trong khi phosph te cho thấy mối tương qu n tốt với hình ảnh NDVI Các thông số như pH và DO cho thấy mối quan

hệ tốt với thành phần chính I và IV, tương ứng Nồng độ pH c o, COD, độ đục và TSS và nồng độ thấp DO g y tác động đếncon người trên hồ (Fayma Mushtaq and Mili Ghosh Nee Lala, 2016)

Năm 2018, Prosper Bande và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu so sánh vệ tinh Landsat 8 và Sentinel-2 trong việc lập bản đồ chất lượng nước tại đập Vaal Nghiên cứu đã thử nghiệm 2 thông số chất lượng nước (chlorophyll và độ đục) trong đập

V l Đối với Sentinel-2, các giá trị R2 cho diệp lục a chlorophyll a và độ đục lần lượt là 0,86 và 0,59 trong khi đối với Landsat 8, giá trị diệp lục và độ đục R2

lần

lượt là 0,68 và 0,5 Kết quả cho thấy cả Landsat 8 và Sentinel-2 đều có thể được sử dụng thành công trong việc lập bản đồ của diệp lục- khi đạt được giá trị R2 cao Tuy nhiên, Sentinel-2 tạo ra kết quả tốt hơn Do đó, Sentinel-2 có tiềm năng lớn cho việc sử dụng các công cụ đ năng này trong việc giám sát chất lượng nước (Prosper Bande et al., 2018)

Năm 2019, Karaoui Ismail và cộng sự đã xác định mối quan hệ giữa các thông

số chất lượng nước (WQP) và dữ liệu kỹ thuật số từ vệ tinh Sentinel-2 để ước tính

và lập bản đồ WQP trong Hồ chứa Bin El Ouidane Các kết quả tương qu n cho thấy rằng tất cả các tham số được nghiên cứu có R2 lớn hơn 0,52 và ch ng có thể được chuyển đổi thành các mô hình dự đoán bằng phương pháp hồi quy từng bước

Độ chính xác củ các mô hình đã được kiểm tra bằng dữ liệu củ Cơ qu n lưu vực thủy lực Oum Er-Rbia (the Oum Er-Rbia Hydraulic Basin Agency) và kết quả cho thấy chỉ có ba thông số mang lại kết quả xác minh chấp nhận được (Chlorophyll a, Oxy hòa tan và Nitrat) Những mô hình đó s u đó được sử dụng trong phần mềm hệ thống thông tin đị lý để tạo ra một bản đồ chuyên đề của từng tham số trên toàn bộ

bề mặt của hồ chứa Kết quả cho thấy hình ảnh Sentinel-2 có thể giúp chỉ ra giai đoạn ph dư ng trong Hồ chứ nước Bin El Ouidane (Ismail Karaoui et al., 2019) Yuji Sakuno và cộng sự đã sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2 (MSI) với

độ phân giải không gian 10m để theo dõi thủy triều đỏ ở hồ nước lợ Koyama-ike, Nhật Bản Nhóm nghiên cứu đã thu được 36 điểm phản xạ quang phổ/điểm dữ liệu Chla từ năm 2012 đến 2018 Kết quả tương qu n c o của Chla (R2 = 0,83) bằng cách sử dụng mô hình thủy triều đỏ được đề xuất (RIKY = [MSI Band 5 - MSI Band 4]/[MSI Band 5 + MSI Band 4]) và dữ liệu thực địa Mô hình đề xuất cũng được xác thực bằng cách sử dụng 05 bộ dữ liệu Sentinel-2/Chla từ tháng 4 đến tháng 8 năm 2017 Đặc điểm phân phối của Chla và thủy triều đỏ được ước tính từ

dữ liệu Sentinel-2 hầu như không xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 7, và s u đó l n truyền nhanh chóng trong suốt hồ (hơn 70%) vào tháng 8 Do đó, dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2 đã chứng tỏ là một công cụ sử dụng hiệu quả trong việc theo dõi thủy triều đỏ ở hồ Koyama-ike (Yuji Sakuno et al., 2019)

1.2.2 Tại Việt Nam

Tại khu vực nghiên cứu (hồ Dầu Tiếng), đã có nhiều công trình nghiên cứu về chất lượng nước như: Đ dạng sinh học vi khuẩn lam ở hồ Dầu Tiếng của nhóm tác giả Đào Th nh Sơn, Bùi Tá Trung, Đỗ Hồng L n Chi, năm 2012-2013 (Đào Th nh

Sơn và cộng sự, Hội nghị Khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên lần thứ 5);

Các yếu tố môi trường chi phối quần xã vi khuẩn lam ở hồ Dầu Tiếng của tác giả

Phạm Th nh Lưu, năm 2017;… (Phạm Th nh Lưu, Tạp chí Khoa học tự nhiên và

Công nghệ); Áp dụng mô hình WASP mô phỏng chất lượng nước hồ Dầu Tiếng,

năm 2009 của Nguyễn Thị Vân Hà (Nguyễn Thị Vân Hà và cộng sự, 2009)

Đ số các nghiên cứu đều sử dụng phương pháp thu mẫu và đo đạc thủ công

để đánh giá thành phần, nồng độ độc tố trong vi khuẩn lam Hiện tại, chư có công trình nghiên cứu nào ứng dụng kỹ thuật viễn thám để giám sát chất lượng nước trên

hồ Dầu Tiếng

Năm 2014, Nguyễn Quốc Phi và cộng sự đã nghiên cứu việc sử dụng dữ liệu viễn thám để phân tích chất lượng nước biển dọc theo khu vực ven biển tại Cửa Đáy H i phương pháp nghiên cứu chính đã áp dụng các chỉ số dựa trên RS từ các nghiên cứu trước đ y và mô hình hồi quy giữa tín hiệu phản xạ phổ và dữ liệu khảo sát thực địa Kết quả từ các chỉ số dựa trên RS cho tương qu n thấp đến trung bình với dữ liệu hiện trường, cho thấy việc áp dụng các chỉ số kinh nghiệm cho một khu vực mới phải rất thận trọng do điều kiện khí tượng thuỷ văn, địa hình, phân bố nguồn ô nhiễm thượng nguồn các khu vực nghiên cứu rất khác nhau Tiếp theo,

dữ liệu được thu thập và hình ảnh L nds t được sử dụng để thiết lập mối quan hệ giữa tín hiệu phản xạ quang phổ và các thông số về chất lượng nước biển như Độ đục, Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), Độ s u đĩ Secchi (SDD) và Chlorophyll-a (Chl-a) Bản đồ chất lượng nước được xây dựng từ mô hình hồi quy cho thấy tương qu n tương đối c o: Độ đục (0,886); TSS (0.910); SDD (0.955) và Chl-a (0.931) Các thí nghiệm với các ảnh L nds t được thu thập tại các thời điểm khác nh u cũng cho thấy khả năng ứng dụng cảm biến từ x đ thời gian để đánh giá chất lượng nước theo mùa và giảm chi phí giám sát môi trường Viễn thám được chứng minh là một

công cụ hữu ích để đánh giá chất lượng nước và hỗ trợ thu thập dữ liệu cho môi trường biển của biển (Nguyễn Quốc Phi và cộng sự, 2014)

Năm 2016, nhóm tác giả (Nguyễn Thị Thu Hà, Bùi Đình Cảnh, Nguyễn Thiên Phương Thảo, Bùi Thị Nhị) đã tiến hành Thử nghiệm mô hình hóa sự phân bố không gian củ hàm lượng chlorophyll-a và chỉ số trạng thái ph dư ng nước Hồ Tây sử dụng ảnh Sentinel-2A Tính toán hàm lượng chlorophyll- trong nước sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh là một trong những ứng dụng cơ bản của công nghệ viễn thám cho môi trường nước Giám sát sự phân bố và biến động hàm lượng chlorophyll- trong nước giúp chúng ta hiểu rõ trạng thái và quá trình ph dư ng diễn r trong nước hồ Nghiên cứu này sử dụng các kết quả đo hiện trường và phân tích ảnh vệ tinh Sentinel-2A thu được trong tháng 6/2016 để xây dựng phương trình tính toán hàm lượng chlorophyll- trong nước Hồ Tây Kết quả bước đầu cho thấy hàm lượng chlorophyll- trong nước hồ có quan hệ chặt chẽ với tỷ số kênh 5 trên kênh 4 của ảnh Sentinel-2A bằng phương trình hàm mũ (r2=0,78, sai số trung bình 0,12) Sơ đồ phân bố hàm lượng chlorophyll-a và chỉ số trạng thái ph dư ng (TSI) tương ứng củ nước Hồ Tây góp phần giải thích hiện tượng cá chết được ghi nhận tại hồ vào đầu tháng 7/2016 Phương pháp và dữ liệu ảnh Sentinel-2A trình bày trong nghiên cứu thử nghiệm này cần được kiểm chứng và áp dụng cho các hồ khác tại Hà Nội để quản lý có hiệu quả hơn chất lượng nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở các hồ (Nguyễn Thị Thu Hà và cộng sự, 2016)

Năm 2017, Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Thị Th nh Lo n đã ứng dụng GIS và viễn thám kết hợp chỉ số chất lượng nước WQI để đánh giá chất lượng nước sông Đáy và đư r được những giải pháp cho công tác bảo vệ môi trường Từ kết quả tính toán chỉ số WQI và phần mềm GIS đã x y dựng được bản đồ đánh giá chất lượng nước sông Đáy bằng phương pháp nội suy Đồng thời, luận văn đã đánh giá được sự phân bố hàm lượng các thông số chất rắn lơ lửng chuẩn hó (NSMI) và độ đục củ lưu vực sông Đáy từ ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2A Kết quả cho thấy, chỉ số NSMI đối với nước mặt khu vực sông Đáy d o động trong khoảng 0,217 đến 0,361, chỉ số độ đục d o động trong khoảng từ 1,555 đến 2,132 Như vậy, trong

điều kiện tư liệu ảnh vệ tinh trùng với thời gian lấy mẫu, giá trị các chỉ số này có thể được sử dụng để xây dựng hàm hồi quy nhằm xác định mối quan hệ với giá trị các thông số chất lượng nước (Nguyễn Thị Thanh Loan, 2017)

Năm 2017, Nguyen Thi Binh Phuong và cộng dự đã ứng dụng công nghệ viễn thám để theo dõi chất lượng nước mặt ở đồng bằng sông Cửu Long Việt Nam: Ứng dụng ước tính nhu cầu oxy hóa học trong các dòng sông ở Bình Đại, Bến Tre Kết quả chỉ ra mối tương qu n đáng kể (R = 0,89) giữa các giá trị phản xạ phổ của Landsat 8 và nồng độ COD bằng cách áp dụng phương pháp mạng nơ-ron nhân tạo (the Artificial Neuron Network) Kết quả cho thấy sự kết hợp các giá trị phản xạ của các kênh 1 đến kênh 4 củ L nds t 8 là đầu vào thích hợp nhất cho mô hình được áp dụng (Nguyen Thi Binh Phuong và cộng sự, 2017)

1.3 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

, sức chứ khoảng 1 580 triệu m3 nước, trong

đó dung tích hữu ích là 1110 triệu m3 Phí Bắc là nông trường Nước Trong, phí

T y là sông Vàm Cỏ Đông, phí Đông là sông Sài Gòn, phí N m là quốc lộ 22 về phí T y N m huyện Củ Chi, TP HCM Diện tích lưu vực hồ là 270 km2 (trên tổng diện tích lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai 5560 km2

)

Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu

1.3.2 Đặ ểm ịa hình

Lưu vực hồ nằm trên một địa hình chuyển tiếp - Vùng thượng lưu phí Đông là đồi thấp, có dạng hình lòng chảo thoải dần về phía hai dòng sông chính (sông Sài Gòn và sông Bà Hảo) Hướng độ dốc đị hình là Đông Bắc- Tây Nam, không phải là hướng đị hình đón gió mang mư , trừ vùng thượng lưu do nhánh Tống Lê Chân khống chế Độ cao trung bình so với mực nước biển 25-27 m Phần thượng lưu của lưu vực về phí C mpuchi có c o độ so với mặt nước biển từ 50-100 m, khu vực lòng hồ có độ cao 5-15 m, có nơi <5 m

Địa chất: Địa chất lưu vực hình thành bởi trầm tích của kỉ Đệ Tứ, gồm các vật liệu bồi lắng từ sét đến sỏi và các trầm tích Đệ Tứ Neogene tạo thành bởi đá trầm tích và bùn (Công ty Dầu Tiếng - Phước Hòa, 2018)

1.3.3 Khí hậu – thủy văn

có tốc độ trung bình khoảng 1,6 – 2,1m/s và g y nên mư lớn; Mù khô bắt đầu từ tháng 12 – 4, gió thịnh hành phổ biến trong thời kỳ này là gió mù Đông Bắc có tốc

độ trung bình khoảng 1,8 – 2,2 m/s, gió m ng không khí khô và tạo r mù khô, lượng mư chỉ chiếm 10-15% lượng mư năm Lượng mư bình qu n năm trên toàn lưu vực khoảng 1 810 mm

Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm từ 27,50C đến 28,10C, trung bình năm c o nhất 26,40C đến 30,70C, trung bình năm thấp nhất 25,50C đến 29,90

C Nhiệt độ cao nhất vào các tháng 04 và 05, nhiệt độ thấp nhất vào các tháng 11 và 12 (Công ty

Dầu Tiếng - Phước Hòa, 2018)

Độ ẩm: Phân bố ẩm quan hệ chặt chẽ với chế độ mư Do lượng mư năm

tương đối lớn, trên 1 800mm nên độ ẩm không khí tương đối c o Độ ẩm trung bình năm khoảng >70% Mù mư độ ẩm trung bình tháng tăng kéo dài vào các tháng 5-

11 với độ ẩm trung bình tháng trên 85-90% Tháng 8 hoặc tháng 9 có độ ẩm trung bình tháng lớn nhất khoảng 90%, tháng 3 có độ ẩm thấp nhất, trung bình khoảng

69-70%

Chế độ mưa: Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mù , mù mư từ tháng 5

đến tháng 11, và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4, khi đó lượng bốc hơi vượt quá lượng mư Lượng mư bình qu n năm tại thượng nguồn hồ Dầu Tiếng là 1.940

mm, mù mư chiếm 90% lượng nước của cả năm Lượng mư lớn nhất ở Tây Ninh vào tháng 9 và tháng 10 trên 300 mm Trong một vài năm gần đ y, lượng mư trung

bình năm của hồ đạt 2.010 mm

Mư là yếu tố quyết định hình thành dòng chảy đồng thời cũng g y r lượng xói mòn đư phù s vào hồ Trên lưu vực có những chổ có rất ít tài liệu đo đạc lưu lượng nước đến hồ, nên chỉ có thể tính được lượng nước đến hồ theo quan hệ mư

và dòng chảy

b Thủy văn

Hồ Dầu Tiếng lấy nước từ một số sông, suối bao gồm cả dòng Nước Đục và Krai chảy từ Campuchia hình thành nên sông Tha La, các dòng suối Cham, Ngo, Xa

Cát và Lap chảy vào hồ từ tỉnh Bình Phước Vùng lưu vực Dầu Tiếng có hai mùa rõ rệt, mù lũ thường bắt đầu chậm hơn từ một đến hai tháng so với các nơi khác, và vì vậy kết th c cũng chậm hơn Mù lũ bắt đầu từ tháng 9 tới cuối tháng 12, mùa khô kéo dài từ 8-9 tháng trong năm Tương tự như sự phân bố lượng mư , có 70-80% tổng lượng dòng chảy trong năm tập trung vào 3-5 tháng mù mư Chỉ có 20-30% lượng dòng chảy tập trung vào mùa kiệt Dòng chảy năm đạt từ 20-25l/s-km2, và như vậy là nhỏ hơn so với những hồ khác Ngoài ra hồ còn chịu ảnh hưởng bởi lượng nước mạch(nước ngầm) từ lòng đất chảy r , lượng nước này ít hơn nguồn nước mặt tháng 9 và tháng 10 thì tần suất lũ xuất hiện lớn nhất, trận lũ lớn nhất được quan trắc là vào năm 1952 có lưu lượng đỉnh lũ được xác định là 2300 m3

/s tương đương với tần suất tính toán 2% Theo quy trình vận hành hồ, hồ có cao trình mực nước biến thiên từ 17-24,4 m Hồ bắt đầu tích nước từ đầu tháng 7 cho đến 20/11 (nếu cao trình mức nước hồ đã đạt 24,4 m), s u đó r t nước trong khoảng thời gian còn lại, điều này làm lộ ra diện tích vùng bán ngập của hồ

Sông suối: Có 6 nhánh sông suối chính chảy vào hồ là Rạch Chàm(424 km2), Rạch Trou (407 km2), Htrou (121 km2), Rạch Bà Chiêm (281 km2), Bà Chiêm-Bà Hảo (158 km2), Bà Heo (967 km2) (Công ty Dầu Tiếng - Phước Hòa, 2018)

Hình 1.2 Bản đồ sông suối trên lưu vực hồ Dầu Tiếng

(Nguồn: Công ty Dầu Tiếng - Phước Hòa, 2018)

Độ dốc trung bình sông Sài Gòn khoảng 0,25% C o độ vùng thượng lưu khoảng +150 m và ở cửa sông vào khoảng +0,3 m đến + 0,25 m Lưu vực (tới đập)

có hình dạng lá cây, chiều dài sông đến đập là 130,5 km, mật độ sông là 0,39 km/km2

1.3.4 Kinh tế xã hội

Lưu vực hồ Dầu tiếng bao gồm các tỉnh Tây Ninh (huyện Dương Minh Ch u

và Tân Châu), tỉnh Bình Dương (huyện Dầu Tiếng) và tỉnh Bình Phước (huyện Hớn Quản), trong đó địa bàn tỉnh Tây Ninh chiếm diện tích lớn nhất Phần khu vực lòng

hồ Dầu Tiếng chia thành 2 vùng: vùng ngập nước và vùng bán ngập Phần lớn vùng

ven hồ Dầu Tiếng thuộc đị bàn các xã Phước Minh, Phước Ninh và Suối Đá, huyện Dương Minh Ch u, tỉnh Tây Ninh; ngoài ra còn thuộc các xã Định Thành, Định An và Minh Hòa, huyện Dầu Tiếng, tỉnh Bình Dương và một phần nhỏ giáp tỉnh Bình Phước

a Vùng ngập nước

Vùng thượng lưu: Thượng lưu hồ có h i nhánh, nhánh Đông và nhánh T y Do

đặc điểm củ nhánh Đông là có lưu lượng lớn và độ dốc thượng lưu lớn nên lượng phù sa bồi láng vào hồ là khá lớn, do đó các hoạt động khai thác cát ở đ y diễn ra mạnh mẽ, đ số các tàu ở đ y hoạt động khai thác lậu Ở nhánh Tây hồ lưu lượng nhỏ hơn nhiều so với nhánh Đông nên lượng phù sa không nhiều, lượng cát bồi láng

ít nên ít có các tàu khai thác cát Ở thượng lưu cả hai nhánh đều có các hoạt động đánh bắt thủy sản với đủ các hình thức và với các loại ghe từ chèo t y đến các ghe chạy bằng máy

Vùng trung lưu: Do nước nên chỉ có một số ít tàu khai thác cát, các hoạt động

còn lại chủ yếu là đánh bắt cá Các loại ngư cụ sử dụng đánh bắt cá phụ thuộc vào loại đánh bắt, mục đích đánh bắt, thời điểm đánh bắt và mức độ đánh bắt Thời gian đánh bắt thường từ 20 ngày/tháng và từ 10-11 tháng/năm Đ số người d n đánh bắt

cá sống ở huyện Dương Minh Ch u, tỉnh Tây Ninh

Vùng hạ lưu: Cách đ y vài năm các hoạt động nuôi cá bè ở đ y rất nhộn nhịp,

nhưng do các hoạt động này gây ô nhiểm đến môi trường nước nên công ty đã cùng một số b n ngành trong đị phương đình chỉ việc nuôi cá và tiến hành giải tỏa Cho đến hôm nay không còn hộ nào nuôi cá trong khu vực này

b Vùng bán ngập nước

Người d n trong vùng đã lợi dụng các điều kiện thuận lợi ở vùng bán ngập để tham gia canh tác nông nghiệp, chăn nuôi gi s c, gi cầm So với vùng ngập nước thì khu vực bán ngập cũng không kém phần sôi động với sự có mặt của các bãi cát, làng cá, chăn nuôi tr u bò, vịt, quán tạp hóa phục vụ nhu cầu trong lòng hồ

Diện tích, dân số dân cư trong vùng: Nhìn chung dân số ở các xã không nhiều,

mật độ d n cư thư thớt Vì đ y là các xã ở x trung t m văn hó , kinh tế xã hội nên

đ số người dân sống bằng nghề nông nghiệp là chính

Vă óa, xã ội: Nhìn chung, mặc dù chính quyền đã nổ lực nâng cao trình

độ văn hó củ người d n trong vùng nhưng vẫn còn những hạn chế nhất định Theo thống kê của huyện Dương Minh Ch u thì có khoảng 80% trẻ được đi mẫu giáo Tỉ

lệ vào lớp 1 đạt 99,4% Học sinh vào lớp 6 đạt 97,6%, học sinh vào lớp 10 trong toàn huyện là 914 học sinh Có 87,5% học sinh tốt nghiệp trung học phổ thông Tỉ

lệ phổ cập đạt 98% Tuy nhiên trong một vài năm gần đ y, tỉ lệ học sinh bỏ học sau khi học xong tiểu học tăng lên khá nhiều

Mứ độ phát triển kinh t : Nhìn chung, d n cư trong vùng ven hồ chủ yếu

sống bằng canh tác nông nghiệp, mức độ phát triển kinh tế chậm, chư xuất hiện nhiều cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, Chỉ có một vài xưởng chuyên về sản xuất mủ cao su và chế biến bột mì nhưng qui mô không lớn Đ số diện tích vùng bán ngập được người dân tận dụng để trồng kho i mì và đậu phộng Hiện nay đối tượng c nh tác này chư có số liệu thống kê cụ thể, điều này cũng đồng nghĩ với việc chư quản lý được đối tượng này

c Các hoạt động khác

Công nghiệp: Mức độ công nghiệp hóa trong vùng thiết kế rất thấp và bao

gồm một số lượng lớn các doanh nghiệp cung ứng cho nông nghiệp cở nhỏ Nhằm tận dụng một số nguồn nguyên liệu chính như kho i mì (củ sắn), mía, cao su Hiện nay trong vùng hình thành nên một số nhà máy, cơ sở chế biến bột mì, mía, cao su nhằm gi p người nông dân giải quyết vấn đề đầu ra của sản phẩm

Tài nguyên du lịch: Có một số khu du lịch trong vùng Hai khu du lịch đáng

chú ý nhất đó là khu du lịch n i Bà Đen, trong khu vực hệ thống kênh chính Tây và khu du lịch sinh thái Bình Dương, sát ng y phí Đông của hệ thống đập Dầu Tiếng

Hệ thực vật tại các khu du lịch này chủ yếu là rừng trồng thứ cấp Các hoạt động du lịch trong khu du lịch hồ Dầu Tiếng hiện n y đ ng xuống cấp trầm trong, chư được

đầu tư đ ng mức Vì vậy về lâu về dài cần có kế hoạch đầu tư tốt hơn cho khu vực này

Giao thông thủy và bộ: Giao thông dọc theo các trục đường chính trong khu

vực nhìn chung là tốt Tất cả các sông, kênh chính và kênh cấp I trong khu vực được sử dụng cho giao thông thủy Có nhiều thuyền lớn được dùng để vận chuyển hàng hó như cát, gỗ, các sản phẩm đầu vào và đầu ra của nông nghiệp (phân bón, lúa gạo) được vận chuyển trên sông Sài Gòn đến đập (Công ty Dầu Tiếng - Phước Hòa, 2018)

Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính củ đối tượng Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định Đo lường và ph n tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách thông tin hữu ích về từng loại lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể (Lê Văn Trung, 2017)

b Viễn thám trong giám sát môi trường nước

Việc giám sát cụ thể chỉ số chất lượng nước (WQI) được thực hiện bởi quan trắc hiện trường và các công nghệ khác Ưu điểm chính của viễn thám so với phương pháp truyền thống trong việc giám sát chất lượng nước là cung cấp thông tin liên qu n đặc tính củ nước theo không gian và thời gian (Lê Văn Trung, 2017) Viễn thám là công nghệ rất hữu ích được áp dụng khá phổ biến trong đánh giá chất lượng nước Do tính chất sóng điện từ trong dải phổ nhìn thấy được có thể

X nh lơ (Blue) > Lục (Green) > đỏ (Red) > Hồng ngoại gần (NIR) (Lê Văn Trung, 2017)

c Đặc trưng phản xạ phổ của nước

Cảm biến từ xa nắm bắt phản ứng củ tương tác điện từ với nước (hình 2.1

(a)) Hấp thụ và tán xạ là tính chất quang học (inherent optical properties, gọi tắt là

IOP) vốn có củ nước; và các biến thể trong IOP làm th y đổi độ phản xạ củ nước được thu bởi cảm biến viễn thám và điều này được gọi là tính chất quang học rõ

ràng (the apparent optical properties, gọi tắt là AOP) củ nước (hình 2.1 (b)) Sự

phản xạ, hấp thụ và truyền qua bức xạ điện từ phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ và

sự hiện diện của các chất trong nước Tổng hấp thụ là tổng hấp thụ của thực vật phù

du (vi tảo), sắc tố không tảo (non-algal pigments, gọi tắt là NAP), chất hữu cơ hò tan màu (color dissolved organic matter, gọi tắt là CDOM) và hấp thụ bởi nước, trong khi sự tán xạ ánh sáng củ nước chủ yếu được kiểm soát bởi trầm tích lơ lửng

(SS) có trong nước

a) Sự tương tác của ánh sáng với mặt nước b) Phản xạ (R rs ) của nước

Ghi chú: nước trong (blue), nước có hàm lượng chất diệp lục (green), nước có CDOM

(black), nước trầm tích ((orange)

Hình 2.1 Sự tương tác của ánh áng với mặt nước

(Nguồn: Sherry PL., 2016)

Công thức xác định phản xạ viễn thám (Rrs):

R rs : phản xạ viễn thám được ghi lại bởi cảm biến;

E d : chiếu xạ xuống; L w : phả xạ của nước

Khả năng phản xạ phổ củ nước cũng th y đổi theo bước sóng của bức xạ chiếu tới và thành phần vật chất có trong nước Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái củ nước

Trong điều kiện tự nhiên, mặt nước hoặc một lớp mỏng nước sẽ hấp thụ rất mạnh năng lượng ở dải cận hồng ngoại và hồng ngoại (hình 2.2) do vậy, năng lượng phản xạ rất ít

Hình 2.2 Khả năng phản xạ và hấp thụ củ nước

(Nguồn: Nguyễn Thanh Hùng, 2015)

Như hình 2 3 nước cất bị hấp thụ ít năng lượng ở dải sóng nhỏ hơn 0,6 và thấu quang nhiều năng lượng ở dải sóng ngắn Nước biển, nước ngọt và nước cất có chung đặc tính thấu qu ng, tuy nhiên độ thấu quang củ nước đục giảm rõ rệt và bước sóng càng dài có độ thấu quang càng lớn

Hình 2.3 Khả năng phản xạ phạ của một số loại nước

(Nguồn: Nguyễn Thanh Hùng, 2015)

Khả năng thấu quang cao và hấp thụ ít ở dải sóng nhìn thấy chứng tỏ rằng đối với lớp nước mỏng (ao, hồ nông) và trong thì hình ảnh viễn thám ghi nhận được ở

dải sóng nhìn thấy là nhờ năng lượng phản xạ của chất đáy: cát, đá

Độ thấu quang củ nước phụ thuộc vào bước sóng theo bảng 2.1:

Tuy nhiên trong điều kiện tự nhiên không phải l c nào cũng lý tưởng như nước cất Thông thường trong nước chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vô cơ vì vậy khả năng phản xạ phổ củ nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái củ nước

2.1.2 Cơ sở thống kê và xử lý số liệu

Thống kê là một hệ thống các phương pháp b o gồm thu thập, tổng hợp và trình bày số liệu, tính toán các đặc trưng củ đối tượng nghiên cứu nhằm phục vụ cho quá trình phân tích, dự đoán và đề ra các quyết định Thống kê gồm 2 h i lĩnh vực (Hoàng Trọng và Chu Nguyễn Mộng Ngọc, 2008):

 Thống kê mô tả bao gồm các phương pháp liên qu n đến việc thu thập số

liệu, tóm tắt, trình bày, tính toán các đặc trưng khác nh u để phản ánh một cách tổng quát đối tượng nghiên cứu

 Thống kê suy diễn bao gồm các phương pháp ước lượng các đặc trưng của

tổng thể nghiên cứu, phân tích mối liên hệ giữa các hiện tượng nghiên cứu, dự đoán hoặc đề ra các quyết định trên cơ sở các số liệu thu thập được

Phân tích hồi quy là một phân tích thống kê để xác định xem các biến độc lập (biến thuyết minh) quy định các biến phụ thuộc (biến được thuyết minh) như thế nào Hồi quy dùng để xem xét mối quan hệ giữa biến phụ thuộc (y) và các biến độc lập (x), trong đó:

- Hồi quy tuyến tính thể hiện mối quan hệ của các biến qua dạng đường thẳng,

sự liên hệ chặt chẽ giữa các biến được xác định thông qua hệ số tương qu n r Giá trị của r trong khoảng (-1; 1)

- Hồi quy phi tuyến thể hiện mối quan hệ của các biến y và x ở dạng đường cong, th y vì đường thẳng Mô hình quan hệ phi tuyến sẽ phức tạp hơn các mô hình tuyến tính, chủ yếu thể hệ dưới dạng hàm bậc hai, bậc ba, logarit hoặc hàm số mũ… Thông qu phương trình hồi quy có thể mô hình hóa mối quan hệ của các biến,

qu đó, gi p dự đoán được mức độ của biến phụ thuộc (với độ chính xác trong một phạm vi giới hạn) khi biết trước được giá trị của biến độc lập (Hoàng Trọng và Chu

2.1.3 Chỉ số chất lượng nước WQI

Chỉ số chất lượng nước (WQI) được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 ÷ 1970 S u đó, do có nhiều ưu điểm nên WQI nh nh chóng được chấp nhận và triển khai áp dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới như: C n d , Achentina, Anh, Mexico, Ấn Độ, Thái L n, Zimb bue… Ở Việt N m, WQI được các nhà nghiên cứu triển khai áp dụng vào những năm 1990 Vào tháng 7/2011, Tổng Cục Môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường ra Quyết định số 879/QĐ-TCMT về việc ban hành sổ t y hướng dẫn tính toán WQI từ số liệu quan trắc chất lượng nước quốc gia và sử dụng số liệu WQI để đánh giá nh nh chất lượng nước mặt lục địa một cách tổng quát thì WQI mới chính thức trở thành công cụ phục vụ công tác quản lý chất lượng nước và kiểm soát ô nhiễm nước

 K á n ệm

Chỉ số chất lượng nước WQI là một chỉ số được tính toán từ các thông số qu n trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng củ nguồn nước đó; được biểu diễn qu một th ng điểm

 Mụ í ủa v ệ sử ụng WQI:

+ Đánh giá nh nh chất lượng nước mặt lục đị một cách tổng quát;

+ Có thể được sử dụng như một nguồn dữ liệu để x y dựng bản đồ ph n vùng chất lượng nước;

+ Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực qu n;

+ N ng c o nhận thức về môi trường

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2 P ương p áp t u t ập, tổng hợp tài liệu

 Số liệu quan trắc

Để đánh giá chất lượng nước hồ Dầu Tiếng, luận văn đã tiến hành thu thập tài liệu, số liệu tại các điểm quan trắc trên hồ Dầu Tiếng vào năm 2019 từ Công ty Dầu Tiếng - Phước Hòa (phụ lục 1)

Theo số liệu kế thừa từ Công ty Dầu Tiếng - Phước Hòa, mẫu lấy được tại 14 điểm quan trắc vào ngày 02 tháng 03 năm 2019 Các mẫu được thu thập, xử lý và phân tích theo quy chuẩn hiện hành của Việt Nam Các thông số sử dụng trong luận văn gồm: pH, COD, BOD, TSS, DO, N-NH4, P-PO4, Coliform Kết quả phân tích nước mặt được so sánh với quy chuẩn 08-MT:2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

Vị trí và tọ độ lấy mẫu được thể hiện ở bảng 2.2 và hình 2.4

Bảng 2.2 Vị trí lấy mẫu các điểm quan trắc trên hồ Dầu Tiếng

Ký hiệu Khu vực lấy mẫu

Hệ tọ độ VN2000, kinh tuyến trục 105o

, múi 3o