2.Nội dung nghiên cứu: (1)Tổng quan về chất lượng nước từ các công trình trên thế giới, Việt Nam, lưu vực sông. (2)Khảo sát tưcmg quan và xây dựng hàm hồi quy giữa các kênh phổ ảnh Landsat và nồmg độ TSS, độ đục. (3)Mô phỏng định lượng chất lượng nước sông và đánh giá chất lượng dựa theo các chỉ tiêu nghiên cứu. (4)Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông trong khu vực nghiên cứu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ Hồ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 0O0 DƯƠNG ĐỨC THỊNH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĐỤC NƯỚC SÔNG VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THỊ VÂN Cán chấm nhận xét 1:PGS.TS NGUYỄN KIM LỢI Cán chấm nhận xét 2: TS ĐÀO NGUYÊN KHÔI Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày 09 tháng 07 Năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch hội đồng: PGS.TS LÊ VĂN TRUNG Cán nhận xét 1: PGS.TS NGUYỄN KIM LỢI Cán nhận xét 2: TS ĐÀO NGUYÊN KHÔI ủy viên hội đồng: Ths LUU ĐÌNH HIỆP Thư ký hội đồng: TS LÂM VĂN GIANG Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỊNG TRƯỞNG KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: DƯƠNG ĐỨC THỊNH Ngày sinh: 07/07/1985 Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên Môi Truờng MSHV: 1570471 Nơi sinh: Vĩnh Phúc Mã số: 60850101 I TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĐỤC TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Đánh giá độ đục nuớc sông thông qua xử lý ảnh viễn thám để thấy phân bố định tính khơng gian thời gian để đánh giá độ đục Nội dung nghiên cứu: (1) Tổng quan chất lượng nước từ cơng trình giới, Việt Nam, lưu vực sông (2) Khảo sát tưcmg quan xây dựng hàm hồi quy kênh phổ ảnh Landsat nồmg độ TSS, độ đục (3) Mô định lượng chất lượng nước sông đánh giá chất lượng dựa theo tiêu nghiên cứu (4) Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông khu vực nghiên cứu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THANH NHIỆM VỤ: V CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: PGSTS Trần Thị Vân CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Trần Thị Vân TP.HCM, ngày 09 thảng năm 2019 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA PGS.TS Lê Văn Khoa LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trqờng Đại học Bách Khoa tạo điều kiện cho em thực luận văn, tất Quý Thầy Cô trqờng nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức sở hữu ích suốt chqơng trình học Cao học giúp em thực tốt luận văn Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến cô PGS.TS Trần Thị Vân, nguời tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm luận văn Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đĩnh, người thân, bạn bè động viên, giúp đỡ suốt tĩnh học tập hoàn thành đề tài Thời gian thực đề tài có hạn, thân em cố gắng, nổ lực để đạt kết tốt nhất, kính mong q thầy góp ý để đề tài hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Dương Đức Thịnh 11 TĨM TẮT Sơng Mekong sơng lớn chảy vào Đồng Bằng Sông Cửu Long tạo nên hệ thống thủy văn chằng chịt Bên cạnh chức thoát lũ thi dòng nước Mekong có ý nghĩa to lớn vào phát triển kinh tế nông nghiệp, ngư nghiệp, giao thông, công nghiệp du lịch Quy mô khai thác nguồn nước vùng thượng nguồn tăng, tác động mạnh mẽ tới số lượng chất lượng nước sông Việc xem xét, đánh giá TSS, độ đục xác định nguồn tác động làm tăng hay giảm TSS, độ đục nước theo không gian thời gian Để đo đạc, tính tốn, quản lý nhiễm nói chung tiêu TSS, độ đục nói riêng; kỹ thuật viễn thám cung cấp liệu, phương pháp xử lý để ước tính, dự báo diễn biến nồng độ TSS, độ đục lưu vực sông Luận văn trĩnh bày nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám để xác định giá trị TSS, độ đục nước sông thông qua xây dựng phương trình tương quan kênh ảnh Landsat Ket nhận mối tương quan rõ rệt dải phổ kênh ảnh với giá trị quan trắc thực địa Hệ số tương quan độ đục R = 0.923 TSS có hệ số tương quan R = 0.995 Nồng độ phân bố TSS, độ đục tăng dần hạ lưu cửa biển, có xu hướng giảm nơi xa bờ Tại điểm quan trắc tính tốn nồng độ TSS, độ đục cho năm 2014, 2015 có hai điểm vượt; 2016 có bốn điểm vượt theo QCVN/2015 Kết phân tích cho phép xác định nguyên nhân tác động vào thay đổi nồng độ chất TSS, độ đục theo lưu vực sơng; có ý nghĩa thực tế quản lý, bảo vệ dự báo diễn biến chất TSS, độ đục với nguồn nước mặt ĐBSCL Ill ABSTRACT Mekong River is a large river flowing into the Mekong River Delta, creating a complex hydrological system Besides the flood drainage function, the Mekong flow has a great meaning to the development of agriculture, fisheries, transport, industry and tourism The scale of exploiting water resources of the region and upstream is increasing, affecting the quantity and quality of river water Considering and assessing TSS, turbidity can determine the sources of impacts that increase or decrease TSS, turbidity, sediment in the water according to space and time In order to be able to measure, calculate, manage pollution in general and TSS, turbidity, silt criteria in particular; Remote sensing techniques can provide data and processing methods to estimate and predict TSS, turbidity and sediment concentrations in the river basin The thesis presents research using remote sensing technology to determine TSS and turbidity values of river water by developing the equation of correlation of Landsat and The results obtained a clear correlation between spectrum of image channels with field observation values The correlation coefficient of turbidity R = 0.923 and TSS has a correlation coefficient R = 0.995 The concentration of TSS distribution, turbidity gradually increases to the downstream and estuarine, tends to decrease far from the shore At the monitoring points and calculating TSS concentrations, turbidity for 2014 and 2015 only had two surpassing points; 2016 has four points exceeding QCVN / 2015 The analytical results allow to determine the causes of changes in TSS concentration, turbidity according to river basin; has practical meaning in managing, protecting and forecasting TSS evolution, turbidity with surface water in Mekong Delta IV LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Trần Thị Vân Ngoại trừ nội dung trích dẫn, số liệu, kết trình bày luận văn hồn tồn xác, trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác trước Tôi xin lấy danh dự thân để đảm bảo cho lời cam đoan Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 07 năm 2019 Học viên Dương Đức Thịnh V MỤC LỤC TÓM TẤT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẤT xi MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2 Phạm vi nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu 3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THựC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Tính khoa học 3.2 Tính thực tiễn CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN 1.1 TÁC ĐỘNG TSS, Độ ĐỤC VỚI MÔI TRƯỜNG NƯỚC 1.1.1 Tác động TSS với nước 1.1.2 Tác động độ đục với nước .6 1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH ĐỒNG BẰNG SƠNG cửu LONG 1.3 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM NGHIÊN cứu VỀ TSS, ĐỘ ĐỤC 12 1.3.1 Tĩnh hĩnh ứng dụng viễn thám nghiên cứu chất lượng nước giới 12 1.3.2 Tĩnh hĩnh ứng dụng viễn thám nghiên cứu chất lượng nước Việt Nam 14 1.4 TÔNG QUAN KHU vực NGHIÊN cứu 15 1.4.1 Điều kiện tự nhiên - khí hậu 15 VI 1.4.2 Kinh tế, văn hóa - xã hội 17 1.4.3 Hệ thủy văn ĐBSCL 18 CHƯƠNG 2.Cơ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 27 2.1 Cơ SỞ VIỄN THÁM 27 2.1.1 Thông tin phổ xác định đối tượng bề mặt 27 2.1.2 Thông tin phổ xác định độ đục nước 30 2.1.3 Bức xạ đối tượng nước tính chất quang học nước 32 2.1.4 Xác định thành phần chất lượng nước 34 2.1.5 Cơ sở khoa học thống kê phân tích hồi quy 34 2.1.6 Các hông số chất lượng nước 35 2.DỮ LIỆU ẢNH VÀ SỐ LIỆU 35 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 38 2.3.1 Phương pháp tổng quan, thu thập tài liệu 38 2.3.2 Phương pháp thống kê 39 2.3.3 Phương pháp viễn thám 40 2.3.4 Đánh giá độ xác 42 2.4 QUY TRÌNH THựC HIỆN NGHIÊN cứu 43 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI ĐÊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 44 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN SỐ LIỆU 45 3.2.1 MơhìnhTSS 45 3.2.2 Mơ hình độ đục 51 3.3 KẾT QUẢ ĐỊNH LƯỢNG TRÊN ẢNH LANDS AT 56 3.3.1 Phân bố không gian TSS độ đục năm 2014 57 3.3.2 Phân bố không gian TSS độ đục năm 2015 64 3.3.3 Phân bố không gian TSS độ đục năm 2016 69 3.4 GIẢI PHÁP 75 Vll 3.4.1 Các biện pháp khắc phục ô nhiễm nước 75 3.4.2 Giải pháp cho địa phương vùng 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .79 Kết luận 79 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 41 gọi RGB Phương pháp tổ hợp hiển thị kênh ảnh loại ảnh vệ tinh, ảnh vệ tinh khác độ phân giải, ảnh vệ tinh ảnh máy bay độ phân giải, ảnh radar với thời gian chụp khác Nếu tổ họp màu kênh phổ có dải sóng gắn với màu gọi tổ họp màu thật trường hợp khác gọi tổ họp giả màu Đe làm bật chất TSS độ đục tổ họp màu ba kênh : 4, 3, =RGB với landsat 1, 2, với landsat Ket ảnh nhận cho ta phân bố không gian TSS, độ đục khu vực nghiên cứu 2.3.4 Đánh giá độ xác Đánh giá độ xác mơ hình, luận văn sử dụng tính tốn hệ số RMSE hệ số sai số tồn phương, xác định theo cơng thức (2.1) [38] N: Tổng số quan sát, X giá trị quan trắc, X ' giá trị tính tốn Mặc dù RMSE đánh giá tốt cho sai số vấn đề với nó dễ bị ảnh hưởng phạm vi biến phụ thuộc Nếu biến phụ thuộc có dải biến thiên hẹp, RMSE thấp biến phụ thuộc có phạm vi rộng RMSE cao Do đó, RMSE số liệu tốt để so sánh lần lặp lại khác mơ hình Đồng thời loại sai số sau tính tốn: sai số tính từ độ lệch trung bình (bias) giá trị ước tính với giá trị đo đạc thực tế sai số tuyệt đối E(%) theo cơng thức sau: bias = ÌEf=1(XÌ^-Xsđ0) (2.12) (2.13) Trong đó, N số mẫu lấy để tính sai số; Xtính Xđo giá trị tính từ ảnh vệ tinh số liệu quan trắc thực tế 42 2.4 QUY TRÌNH THựC HIỆN NGHIÊN cứu Hình 2.5 Sơ đồ thực nghiên cứu 43 CHƯƠNG KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI ĐÊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Kết định tính thể dạng phân vùng theo hệ thống ngưỡng quy chuẩn Việt Nam QCVN08: 2015/BTNMT trình bày Bảng 3.1 Theo đó, ngưỡng giá trị quy định cho việc sử dụng nước mặt bao gồm cột Al, A2, BI B2 Nghiên cứu sử dụng thang điểm đánh giá để đánh giá theo chuẩn sau: • Cột AI: Giá trị ngưỡng sử dụng tốt cho cấp nước sinh hoạt • Cột A2: giá trị ngưỡng sử dụng cho cấp nước sinh hoạt phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; sử dụng để bảo vệ thực vật thủy sinh động vật • Cột B1: ngưỡng dùng để tưới tiêu mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước • Cột B2: giá trị ngưỡng dùng cho mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp [39] • Cột C: quy định cho giá trị bảng quy chuẩn (theo quy ước luận văn) Bảng 3.1 Quy ước thang màu phân bố cho thông số TSS xếp loại theo Đơn vị quy chuẩn đo AI A2 BI B2 c 20 30 50 100 >100 QCVN/2015 Thang màu Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) MgA 44 Vì theo quy chuẩn QCVN/2015 quy định độ đục cho nuớc sinh hoạt loại A < NTU, giá trị khó đạt đuợc mơi trường nước tự nhiên khu vực sông nên đề tài thang màu độ đục theo QCVN/2015 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN số LIỆU Sau chuyển đổi xạ phổ kênh 2, 3, Landsat kênh 1, 2, Landsat theo công thức (2.9) (2.10) xác định tương quan phương trình hồi quy phần mềm SPSS 20.0 3.2.1 MơhìnhTSS Khi chạy mơ hình SPSS nhận thơng số theo Bảng 3.2 Bảng 3.2 Tóm tắt mơ hình Model R R Square Adjusted R Square Change Statistics Std Error of R Square the Change F dfl Sig.F Change Chang Estimate 995a 99 99 2.9426 df2 e 990 5777.0 39 167 000 45 Bảng 3.3 Biến phụ thuộc TSS Model t Unstandardize Standar d Coefficients dized Sig 95.0% Confidence Interval for B Statistics Coeffic B ients Beta Std Lower Upper Toleran Bound Bound 10.528 000 6.804 9.945 170.89 Error (Con Collinearity VIF ce 8.375 795 stant ) bl 168.185 1.374 1.642 122.40 000 165.47 b2 -68.825 790 1.500 -87.156 000 -70.384 -67.266 193 5.183 b3 077 6.614 000 3.754 5.352 809 6.949 318 3.148 426 2.349 Theo kết nhận R= 0.995, R2= 0.99, Sig =0, VIF