ứng dụng GIS kết hợp với chỉ số WQI để đánh giá chất lượng nước mặt trên địa bàn thành phố vinh, tỉnh nghệ an

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Social Sci., 2014, Vol 59, No 10, pp 155-161 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn ỨNG DỤNG GIS KẾT HỢP VỚI CHỈ SỐ WQI ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ VINH, TỈNH NGHỆ AN Lương Thị Thành Vinh Khoa Địa lí - Quản lí tài nguyên, Trường Đại học Vinh Tóm tắt Bài báo trình bày kết ứng dụng công nghệ GIS kết hợp với số WQI việc đánh giá chất lượng nước mặt địa bàn thành phố Vinh phục vụ cho công tác quy hoạch mạng lưới quan trắc nước mặt địa bàn Kết đánh giá chất lượng nước mặt thể việc nội suy mạng lưới điểm quan trắc dựa vào số WQI phần mềm Mapinfo Từ khóa: Ứng dụng GIS, số WQI, chất lượng nước mặt Mở đầu Chỉ số WQI loại số tổng hợp đánh giá chất lượng nước mặt thông qua số thông số đặc trưng kết hợp với việc ứng dụng GIS để thể lên đồ trực quan [1, 2] Hiện việc đánh giá chất lượng nước mặt phải sử dụng nhiều thông số (23 thông số) nên gây khó khăn việc tính toán lưu trữ số liệu Điều khắc phục việc ứng dụng công nghệ GIS vào thành lập đồ nội suy nước mặt mạng lưới quan trắc Bản đồ giúp xác định nhanh ranh giới, khu vực chất lượng nước khu vực Bản đồ giúp việc thống kê, so sánh chất lượng, diện tích chất lượng loại nước cách dễ dàng cập nhật liệu cách nhanh chóng Thành phố Vinh thành phố đa ngành, cỡ trung bình nước, thành phố có ý nghĩa quan trọng khu vực Bắc Trung Bộ trung tâm phát triển kinh tế văn hóa – xã hội tỉnh Nghệ an Việc xây dựng đồ nội suy kết hợp đánh giá số WQI chất lượng nước mặt phục vụ cho công tác đánh giá, quản lí nước mặt địa bàn thành phố có ý nghĩa lớn quy hoạch mạng lưới quan trắc nước mặt tương lai thành phố Vinh tỉnh Nghệ An 2.1 Nội dung nghiên cứu Khái quát số WQI ứng dụng công nghệ GIS đánh giá chất lượng nước mặt Chỉ số chất lượng nước (viết tắt WQI) số tính toán từ thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng chất lượng nước khả sử dụng nguồn Ngày nhận 15/5/2014 Ngày nhận đăng 20/10/2014 Liên lạc Lương Thị Thành Vinh, e-mail: hvhaivinh404@gmail.com 155 Lương Thị Thành Vinh nước đó; biểu diễn qua thang điểm [3] Sử dụng đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa cách tổng quát Có thể sử dụng nguồn liệu để xây dựng đồ phân vùng chất lượng nước, WQI cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan Hệ Thông tin địa lí (GIS) công cụ máy tính để lập đồ phân tích vật, tượng thực trái đất Công nghệ GIS có khả thực số chức mà công nghệ khác như: Nhập liệu, phân tích liệu, quản lí liệu, biên tập đồ Do liệu quản lí theo lớp (layer) nên GIS tiện dụng truy cập, xử lí liệu [1] Ứng dụng GIS nội suy đồ mạnh Chức nội suy tạo nhìn trực quan cho việc đánh giá tổng quát khía cạnh, khu vực Những khả khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng nhiều lĩnh vực khác (phân tích kiện, dự đoán tác động hoạch định chiến lược) giúp phân biệt GIS với công nghệ khác 2.2 Ứng dụng công nghệ GIS kết hợp số WQI để đánh giá chất lượng nước mặt thành phố Vinh, Nghệ An 2.2.1 Quy trình đánh giá chất lượng nước mặt ứng dụng GIS Quy trình thực sau: B1: Thu thập số liệu: Số liệu (đã qua xử lí) thu thập từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau, từ quan Quan trắc, phòng Tài nguyên B2: Tính số WQI: Thực tính WQI thông qua thông số nguyên tắc có sẵn Các thông số bao gồm: DO, BOD5 , COD, NH4 + , PO4 −, pH, Độ đục B3: Đánh giá số: Khi tính xong số tiến hành đánh giá chất lượng nước mặt thông qua việc so sánh số với cách phân chia phù hợp với mục đích sử dụng B4: Tạo BĐ mạng lưới quan trắc nước mặt: Sử dụng phần mềm MapInfo để tạo BĐ mạng lưới B5: Cập nhật DL quan trắc: Sau tạo BĐ mạng lưới tiến hành cập nhật DL (WQI) cho mạng lưới thông qua phần mềm MapInfo B6: Nội suy BĐ: Sử dụng công cụ Vertical Mapper để nội suy BĐ tạo BĐ chất lượng nước mặt 2.2.2 Tính WQI điểm quan trắc địa bàn thành phố Vinh - Tính toán WQI thông số: + WQI thông số (WQISI ) tính toán cho thông số BOD5 , COD, N-NH4 , P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng coliform theo công thức sau: Trong đó: BPi : Nồng độ giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng tương ứng với mức i BPi+1 : Nồng độ giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng 156 Ứng dụng GIS Kết hợp với số WQI để đánh giá chất lượng nước mặt tương ứng với mức i+1 qi : Giá trị WQI mức i cho bảng tương ứng với giá trị BPi qi+1 : Giá trị WQI mức i+1 cho bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp : Giá trị thông số quan trắc đưa vào tính toán i qi 100 75 50 25 Bảng Bảng quy định giá trị qi , BPi Giá trị BPi quy định thông số BOD5 COD N-NH4 P-PO4 Độ đục TSS Coliform (mg/L) (NTU) (mg/L) (MPN/100m/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) ≤4 ≤ 10 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤5 ≤ 20 ≤ 2500 15 0,2 0,2 20 30 5000 15 30 0,5 0,3 30 50 7500 25 50 0,5 70 100 10,000 ≥ 50 ≥ 80 ≥5 ≥6 ≥ 100 >100 >10,000 Ghi chú: Trường hợp giá trị Cp thông số trùng với giá trị BPi cho bảng, xác định WQI thông số giá trị qi tương ứng + Tính giá trị WQI thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa * Tính giá trị DO bão hòa: DO%baohoa = 14.652 - 0.41022 T + 0.0079910 T2 - 0.000077774 T3 T: nhiệt độ môi trường nước thời điểm quan trắc (đơn vị: ◦ C) * Tính giá trị DO % bão hòa: DO%baohoa = DOhoatan / DO%baohoa *100 DO%baohoa : Giá trị DO quan trắc (đơn vị: mg/L) * Tính giá trị WQIDO : Trong đó: Cp : giá trị DO % bão hòa BPi , BPi+1 , qi , qi+1 giá trị tương ứng với mức i, i+1 bảng i BPi qi ≤ 20 Bảng Bảng quy định giá trị BPi qi DO%baohoa 20 25 50 50 75 75 88 100 112 100 125 75 150 50 200 25 10 ≥ 200 * Nếu giá trị DO%baohoa ≤20 WQIDO * Nếu 20< giá trị DO%baohoa < 88 WQIDO tính theo công thức sử dụng Bảng * Nếu 88 ≤ giá trị DO%baohoa ≤ 112 WQIDO 100 * Nếu 112< giá trị DO%baohoa < 200 WQIDO tính theo công thức sử dụng 157 Lương Thị Thành Vinh Bảng * Nếu giá trị DO%baohoa ≥200 WQIDO + Tính giá trị WQI thông số pH Bảng Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH ≤ 5,5 I BPi qi 5,5 50 100 8,5 100 50 ≥9 * Nếu giá trị pH≤5,5 WQIpH * Nếu 5,5< giá trị pH