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 (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ LỆ HẰNG Ở ĐỊ T N Ọ ỨNG Ọ NG ẤT Ư NG Ở : NG NG Ệ Ệ Đ N TRƯỜNG NƯỚ VÙNG MỎ Ẩ N NG Ả ậ Tắ ẢNG N N ị - Mã số: 9.52.05.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Ỹ THUẬT Hà Nội - 2018 T G Cơ ì ược hồn thành tại: Bộ mơn Trắc địa Mỏ Khoa Trắc địa Bản đồ Quản lý đất đai Trường Đại học Mỏ - Địa Chất N ười ướng dẫn khoa học: PGS.TS Kiều Kim Trúc T Vương Trọng Kha Ph n biện 1: PGS.TS Trần uân Trường Ph n biện 2: GS.TS Võ Chí Mỹ Ph n biện 3: PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch Luận án ược b o vệ ước Hội T ường họp ., T ườ h i … iờ … y… iá luận án cấp Đại học Mỏ - Địa chất vào … ăm 2018 Có thể tìm hiểu luận án viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất Ở ĐẦ Tính cấp thiết đề tài Nướ mộ i y vô iá, iế yế ố v môi ườ C ể i ướ yế ị ế ại v iể m i ố i Việ N m mộ ướ i y ướ mặ ặ v vị ị v ặ iểm i iệ i , ượ ướ mặ ướ ố ô v ời i v i , ẫ ế ì v ị ụ ườ y , i v ại ị ô i , mặ i y ướ i , y i i y ướ mặ Việ N m ô i vô ậ Nướ mặ ị ượ i ối ụ vụ i v iể i ế ội , với iể mạ mẽ i ếội, i ộ y ế ướ iế ì i m ướ mặ i i m ọ Tố ộ công nghiệ á, ô ị , ộ i ô ườ y, ộ i á , ộ ôi y i v i ă ố gây áp l c ngày nặng n ối với i y ướ mặ ệ ố ô , ưv iể ôi ườ ướ mặ nhi v ế iới ị ô nhi m ặ i ước th i, khí th i chất th i rắ X y iệ ấ ượ ướ mặ mộ vấ ấ iế , ụ vụ ô , vệ v ụ v i y ướ mặ Việ N m Việ N m mộ ố i i y , mộ ố ại ượ ộ ại v á, ắ , i mỏ iệ i vai trò quan trọng n n kinh tế Việ N m, ọ ối với iể i ếội ướ ời i ợi m ại, ô iệ i mỏ ộng mạnh mẽ ối với thành ph i y , mơi ường, phá vỡ hài hòa vốn có c a c nh quan thiên nhiên diện tích rộng lớn Tại v i mỏ ộ i , ô ắ , máy iế ướ i môi ườ m ô ấ ì , nh ăm ướ y, i vị i á n m ến lợi ích kinh tế ước mắt mà xem nhẹ công tác b o vệ môi ường Hậu qu nhi u thành ph n i y v môi ường vùng mỏ bị ộng biế i mạnh mẽ, ng tr c tiếp gián tiế ế ời sống dân sinh khu v c m ước mặt mộ ối ượng quan trọng C i u vùng khác c ước, Cẩm Ph thành phố công-nông nghiệp Bên cạnh cơng nghiệp mỏ, loại hình cơng nghiệp iệ iệ , i mă , v.v y ược phát triển Cùng với q trình cơng nghiệ v ị hố, dân số ngày ă , u cung cấ ước cho ngành công-nông nghiệp sinh hoạt ngày lớn Một nghị i n gay gắt: công nghiệp phát triển, dân số ă ì i y ước mặt ngày bị suy thoái c v số ượng chấ ượng Các ngu ước mặt ao h , sông suối v ước ven biển vùng mỏ Cẩm Ph ị ô nhi m tr m trọng Ngoài nh ng nguyên nhân ph quát nhi m khơng khí, chất th i rắn, chất th i lỏng từ hoạ ộng công nghiệp, giao thông vận t i, nông nghiệp sinh hoạt c ười dân, chấ ượ ước mặt vùng mỏ Cẩm Ph bị suy gi m nặng n b i nguyên nhân khai thác mỏ Nước mỏ lộ thiên, h m ò; ước mỏ từ tuyể , ước ch y tràn từ bãi th i bãi ch v.v… ố m i ă quy mô m ộ ô nhi m làm suy gi m nghiêm trọng chấ ượng ước mặt vùng mỏ Cẩm Ph Dân số y ă , ộng du lịch, công nghiệp khai thác khoáng s , , i mă y m rộng nguyên nhân t ng hợp làm suy gi m chấ ượng tài nguyên ước mặt vùng mỏ Cẩm Ph Mọi nghiên c ịnh nguyên nhân, phân tích thành ph , iá ấ ượng ngu ước mặt vùng mỏ Cẩm Ph Qu ng Ninh nhu c u cấp thiết nhằm ịnh di n biến chất ượ ước, phân vùng nhận diện thành ph n ô nhi m, ướng tới xây d ng gi i pháp x lý, qu n lý ngu ước mặt khu v c, góp ph ă ừa, gi m thiểu á ộng tiêu c c, nâng cao chấ ượ ước sạ ưv Q ng Ninh nói chung khu v c Cẩm Ph nói riêng Có nhi á iá ấ ượ ước mặt M i ư ượ iểm v i u kiện ng dụng riêng Dù iá ằng id d liệu Mặc ược quan trắc nhi , liệ ước mặt vùng mỏ Cẩm Ph Qu ng Ninh bị phân tán v ịnh dạng, v cấu trúc, v chuẩn hoá d liệ v.v… ộ d liệ y , ược xây d ng phư v ô ệ hiệ ại với kh ă ập nhật, qu n lý, phân tích, hiển thị chia sẻ kịp thời ô á iá xác hiệu qu thành ph i y , mơi ường nói chung v i y ước mặt nói riêng [10] Cơng nghệ ịa tin học mà tiêu biểu vi n thám hệ ô i ịa lý (GIS) công cụ hiệ ại ng yêu c Với , i ậ “Xác lập sở khoa học ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng sở liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh” ấ ừy i v ọ ế ậ ượ ậ iệ ụ ô ệ Đị i ọ ấ ô i ị ời, i iám , iá v vệ môi ườ ướ mặ v i mỏ ục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu a/ Mục tiêu: ụ i i ậ á ậ ượ ọ ụ ô ệ ị i ọ y iệ iá ấ ượ môi ườ ướ mặ v mỏ Cẩm P , Q Ni b/ Nhiệm vụ: -T v vấ i : v i y ướ mặ v y y ô i m ướ mặ Việ N m, á iá ấ ượ ướ mặ ; ì ì i v i ướ i ế ụ ô ệ ị i ọ y iệ v iá ấ ượ ướ mặ -N i ọ y v i iệ ướ mặ ằ ô ệ ị i ọ ụ vụ ô , iám v iá ấ ượ ướ mặ -T ậ ố iệ ắ ấ ượ ướ mặ ại 15 iểm ắ ấ i v 20 iểm v v iể Cẩm P ụ vụ y iệ T ậ iệ vi ám vệ i S i -2 ụ vụ ị m ượ mộ ố ô ố ấ ượ ướ v v iể -N i ế ợ m m Sv m m , iá môi ườ QWi y iệ môi ườ ướ mặ , iệm v Cẩm P , Q Ni i ụ iệ ấ ượ môi ườ ướ mặ ằm ậ y v ô ố ấ ượ ướ , iá ấ ượ ướ ằ ỉ ố WQ , iá ấ ượ ướ ế ợ với iệ vi ám Giới hạn phạm vi nghiên cứu a/ Đối tượng nghiên cứu Xuất phát từ yêu c u c i, ối ượng nghiên c u c a luậ ấ ượ ướ mặ v i mỏ b/ Phạm vi nghiên cứu - P ạm vi ô i : ậ ọ iệm v Cẩm P - Q Ni - P ạm vi ời i : i ậ y với ố iệ ắ môi ườ ướ mặ ượ iế ại Cẩm P i i 2011 - 2016 T ậ ụ 02 vệ i ọ Senti ăm 2016 ằm iá ố m ượ mộ ố ô ố ấ ượ ướ v v iể Cẩm P hương pháp nghiên cứu - P , ợ : ợ , i v i ướ i ế ội ậ ; ố iệ , i iệ v ấ ượ ướ mặ v i -P ậ ố iệ : ậ iế ậ ố iệ ại 15 iểm ắ ấ ượ ướ mặ v ấ i v 20 iểm v v iể Cẩm P , Q Ni i i 2011 - 2016 - P S: ế ợ m m S , S v m m iá môi ườ QWi y v i iệ ấ ượ môi ườ ướ mặ v Cẩm P , Q Ni -P ố : ụ ố ằm iá i iế v ăm ấ ượ môi ườ ướ mặ v Cẩm P , Q Ni ại 15 ạm ấ i -P vi ám: ụ vệ i ọ S i ằm ị ố m ượ mộ ố ô ố ấ ượ ướ v v iể Cẩm P , Q Ni ác luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Cô ệ Đị i ọ ô ụ iệ y iệ ấ ượ môi ườ ướ mặ v i mỏ ợ m m Sv m m , iá môi ườ Luận điểm 2: C iệ ướ mặ y i i , iám v iá ấ ượ môi ườ ướ mặ v Cẩm P Q Ni mộ iệ ời i v ô i ô ậ , ố ô i Những điểm luận án ứ n t, ế ợ m m Sv m m , iá môi ườ QWi y iệ ấ ượ ướ mặ ợ v iệ ối với iệ ạ v ố iệ ắ ấ ượ ướ mặ v i mỏ ướ iệ y ứ ai, iệ y ậ ô ụ iệ ụ vụ , iá v iám ấ ượ môi ườ ướ mặ ô ậ ô ố ấ ượ ướ , iá ằ ỉ ố WQ , ế ợ iệ vi ám ị m ượ ô ố ấ ượ ướ … Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Kết qu nghiên c u c tài luậ i iệ ọ v ng minh tính hiệu qu , i ậy c ụ ô ệ Đị i ọ y v i iệ môi ườ ướ mặ Ý nghĩa thực tiễn: iệ môi ườ ướ mặ y i ậ ể ượ i ng dụ ụ vụ ô , iám v ụ i y ướ mặ v ấu trúc luận án Luậ m 03 liệu tham kh o v i i mỏ y i i nm ướ mặ i u, kết luậ v , i NỘI DUNG CỦA LU N ÁN hương T NG N VỀ VẤN ĐỀ NG N Ứ 1.1 hái niệm nước m t đánh giá chất lư ng nước m t 1.2 Những ếu tố ảnh hưởng tới chất lư ng nước m t 1.2.1 Nước thải sinh ho t 1.2.2 Nước thải công nghiệp 1.2.3 Nước thải t 1.2.4 Nước thải nông nghiệp 1.3 dụng ch số đánh giá chất lư ng nước m t Để iá ấ ượ ướ ưm ộ gây ô nhi m ước d a vào số i ợ Cá ỉ i y ượ i m: m ỉ i vậ , ộm , ộ ụ , ấ ắ , m ỉ i ọ m ượ y ò ướ - O, y i ọ - O , y ọ - CO , im ại ặ , ợ ấ , , ợ ấ i v m ỉ i i ọ vi ẩ i Việ iá ấ ượ ướ mặ ằ ỉ i ợ ể ượ iệ ằ á với QCVN 08-MT:2015/BTNMT Chỉ số chấ ượ ước (viết tắt WQI) số ược tính tốn từ thông số quan trắc chấ ượ ướ , ể mô t ịnh ượng v chấ ượ ước kh ă dụng c a ngu ướ v ược biểu di n qua mộ iểm Đ y mộ á iá ấ ượ ướ iệ , ượ ụ ộ i Việ N m [1,7,12,16] C ỉ ố WQ iá ị ế 100, ấ ượ ướ ượ i ấ 1.2 Bảng 1.2 Bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đán giá c t lượng nước oại Giá trị WQI I 91 – 100 II 76 – 90 ức đánh giá chất lư ng nước S ụ ố mụ i S ụ ấ X ướ iể mụ ướ Thang màu ấ iệ ướ i ưới i v X y ợ III 51 – 75 IV 26 – 50 V – 25 S ụ mụ mụ ụ mụ i ô yv Nướ ô i m ặ , S iệ i V Da cam Đỏ 1.4 T ng quan c ng tr nh nghiên cứu ứng dụng c ng nghệ địa tin học â dựng đánh giá chất lư ng nước m t 1.4 r n th giới T ậ y, ô ệ ị i ọ i , ô ệ S v vi ám i i ô ụ iệ y iệ ụ vụ iá môi ườ ướ mặ ế iới C ể ể ế i i im 28 , i Rhinane [29], Silberbauer [67], Zaidi [79], Zeilhofer et al [80 , Từ iệ ấ ượ ướ mặ , ội y W, i i ượ ụ i i 40 , Gunarathna et al [43], McKinney and Annning [52], Mayer [53], Nas [53], Oke et al [59], Raikar et al [61 , ằm y ố m ượ ô ố ấ ượ ướ mặ Tư iệ vi ám ượ ế ợ với ậ S iá ấ ượ môi ườ ướ mặ ị vệ i ọ ă ể iệ ặ iểm mộ ố ô ố ấ ượ ướ [62-64], iệ vi ám ượ ụ iệ ế ợ với ế ắ ằm y m i y iá ấ ượ ướ C ể ể ế i 37, 38], Cheng and Lei [35], He et al [46], Olet [60], Wang et al [73], Sudheer et al [69], Xing-Ping Wen [78], Yuan - Fong Su [77],… Nướ i ì i á mộ y ọ yô i m ướ mặ v ướ m v mỏ ộ ố i m 26], Evans [39], Mays [50], Pierre-Yves [65], Twardowska and Szczepanska [70], Tomic [71], Woldai [74 … ụ ậ Đị i ọ ụ vụ y iệ v iá ấ ượ môi ườ ướ mặ v i mỏ 1.4 rong nước Cá i ướ y Việ N m iá ấ ượ ướ mặ yế ụ ỉ ố WQ ô mẫ ướ , ể ể ế i P ạm T ế v N y Vă Huy [1], T Vă Đ v ộ , Tô T ấ 7,N y yP 12 , Vă T ă v ộ 15 … Từ ế XX , Việ N m mộ ố ì i ụ ậ ị i ọ ụ vụ y CS v iá ấ ượ ướ mặ C ể ể ế i ọ ại Cụ Vi ám ố i ộT i y v ôi ườ , i N y T ịT v ộ 5], Ng y Q ố P i v ộ 11 , N y Vă T 14 , T ị 72 …Đối với v Q Ni , á iá môi ườ ướ mặ i ò mộ ố i Đ Vă iể v ộ 4], Ki im T v ộ 17, 18 ướ ụ ậ ị i ọ ụ vụ , iá v với ô i m ướ mặ 1.5 hai thác khoáng sản ảnh hưởng n tới chất lư ng nước m t v ng mỏ ẩm uảng Ninh i ngu n nước mặt v ng mỏ uảng inh Qu ng Ninh có hệ thống sông, suối dài 10 km, diệ v c xấp xỉ 3000 km2 Các sông lớn sông Ka Long, Tiên Yên, Ba Chẽ có diệ v c g n 1000 km2 Mạ ưới sông, suối y ặc, mật 11 dụn u tiên C , ược T ch c tiêu chuẩn quốc tế ISO (International Organization for Standardization) nhi ốc tế ụ sở liệu mộ ậ ợ ô i ượ ậ mụ ụ , ượ máy y ắ ấ ị Đ ậ ợ iệ m ể i iể v mộ ố ượ iệ v iệ ể i ẻ i ụ C iệ mộ ọ , ượ m ố i ệ ô i ị T y mụ v y ười m ười iế ế iệ v ấ m ộ 2.1.2 n ng ứng dụng kỹ thuật địa tin học â dựng sở liệu đánh giá chất lư ng m i trường nước m t Cô ệ S với ă , v iể ị iệ mộ ô ụ iệ y iệ iá ấ ượ môi ườ ướ mặ Cá n m m GIS thông dụng hiệ y S, , i S i … y iệ i , iệ ấ ượ môi ườ ướ mặ i i mộ ậ iệ iệ ắ ể ượ ẩ , yể i ị mộ á m m S, mộ iệ ố ấ v ụ ậ iệ ụ vụ iá ấ ượ ướ mặ N ười ể iế ậ , i , ụ v ậ ậ iệ ấ ượ ướ C iệ S ấ ượ môi ườ ướ mặ ể ấ ô i i iệ ụ ể iá, iám v ụ v i y ướ mặ Đặ iệ iệ y với iể , mộ ô ệ ời - ô ệW S, ười ụ ể i v ụ iệ ấ C với ô ệ S, ối ế XX, ậ vi ám ượ ụ ộ iv m ại iệ ọ i iá ấ ượ ướ Tư iệ vi ám với ộ i i ô i i , iám á v ướ y mô 2.1 12 ảng oại Độ phân giải cao Độ phân giải trung b nh Độ phân giải thấp ác i nt ụng lượng nước [42] Vệ tinh- ộ cảm Digital Globe WorldView – Digital Globe WorldView – NOAA WorldView – Digital Globe Quykckbird GeoEye Geoeye – GeoEye IKONOS Ngà ph ng Độ phân giải không gian (m) Độ rộng dải chụp Độ phân giải thời gian ngà 18/09/2007 0,5 17,7 1,7 16,4 1,1 13,1 1-4,5 18 2,5 15,2