KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC HỒ DẦU TIẾNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỚNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GIS VÀ MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC HỒ DẦU TIẾNG Họ tên sinh viên: NGUYỄN THANH TUẤN Ngành: HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ Niên Khóa: 2007 - 2011 Tháng 08/2011 ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GIS VÀ MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC LƢU VỰC HỒ DẦU TIẾNG Tác giả NGUYỄN THANH TUẤN Khóa luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sƣ ngành Hệ thống thông tin địa lý Giáo viên hƣớng dẫn: TS Nguyễn Kim Lợi Tháng 08 năm 2011 i LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, cha mẹ sinh thành, dƣỡng dục cho hội đƣợc trƣởng thành học hành ngày hôm Cha mẹ chịu bao nỗi khó khăn vất vả để tƣơng lai đƣợc tƣơi sáng Sau em xin đƣợc cảm ơn trƣờng đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh, khoa Môi Trƣờng Tài Nguyên, Bộ Môn Hệ Thống Thông Tin Địa Lý quý thầy cô giáo nhiệt tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho em suốt bốn năm đại học Cho em có hội đƣợc tiếp xúc với kiến thức để bƣớc vào đời Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Kim Lợi, trƣởng Bộ môn Thông Tin Địa Lý Ứng Dụng trƣờng đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ em hồn thành Khóa Luận Tốt Nghiệp Em xin cảm ơn phịng Tài Ngun Mơi Trƣờng, Ủy Ban Nhân Dân huyện Dầu Tiếng anh chị cán phịng cơng ty Thủy Lợi giúp đỡ em thực Khóa Luận Cuối xin cảm ơn bạn lớp DH07GI, ngƣời bạn nhiệt tình, thân đồn kết giúp đỡ lẫn suốt bốn năm học vừa qua ii TÓM TẮT Những năm trở lại vấn đề ô nhiễm nguồn nƣớc ngày diễn nghiêm trọng khắp giới nói chung Việt Nam nói riêng Nhu cầu đƣợc sử dụng nƣớc sinh hoạt ngày cao chất lƣợng nƣớc điểm cấp nƣớc lại ngày ô nhiễm Hồ Dầu Tiếng hồ chứa nƣớc cung cấp nƣớc cho sinh hoạt tƣới tiêu lớn nƣớc, cung cấp nƣớc cho lƣợng lớn ngƣời dân Bình Dƣơng, Đồng Nai thành phố Hồ Chí Minh Chính việc xác định chất lƣợng nƣớc hồ quan trọng cho việc xử lý nƣớc hợp lý Vì lý mà đề tài nghiên cứu lấy chủ đề “ Ứng dụng công nghệ GIS mơ hình SWAT đánh giá chất lượng nước lưu vực hồ Dầu Tiếng” Đề tài đƣợc thực nhằm mục tiêu sau: (1) Nghiên cứu lý thuyết mơ hình SWAT phần mềm Map Window (2) Thu thập liệu xây dựng đồ đất, đồ sử dụng đất, đồ địa hình liệu thời tiết Từ tiến hành thực mơ hình SWAT để đánh giá chất lƣợng nƣớc lƣu vực hồ Dầu Tiếng (3) Đề xuất giải pháp thích hợp để bảo vệ nâng cao chất lƣợng nƣớc hồ Dầu Tiếng Sau trình thực đề tài đạt đƣợc số kết sau: - Xây dựng đƣợc thông số chất lƣợng nƣớc lƣu vực hồ Dầu Tiếng - Kết phần đánh giá đƣợc chất lƣợng nƣớc lƣu vực hồ Dầu Tiếng iii MỤC LỤC Trang TRANG TỰA i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH ẢNH .vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii Chƣơng 1: MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.3 MỤC TIÊU-NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU .3 2.1 MÔ TẢ KHÁI QUÁT VỀ HỒ DẦU TIẾNG 2.1.1 Lịch sử hình thành 2.1.2 Vị trí địa lý 2.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC HỒ DẦU TIẾNG 2.2.1 Đặc điểm khí hậu 2.2.2 Đặc điểm địa hình, thổ nhƣỡng sử dụng đất 2.2.3 Thủy văn hồ Dầu Tiếng 2.3 HOẠT ĐỘNG KINH TẾ XÃ HỘI LƢU VỰC HỒ DẦU TIẾNG 2.3.1 Vùng ngập nƣớc 2.3.2 Vùng bán ngập nƣớc 2.4 HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG HỒ DẦU TIẾNG .12 2.4.1 Chất lƣợng môi trƣờng không khí 12 2.4.2 Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc 12 2.5 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 13 2.5.1 Định nghĩa 13 iv 2.5.2 Các thành phần GIS 13 2.5.3 Chức GIS 14 2.5.4 Các dạng liệu GIS 15 2.6 TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH SWAT 17 2.6.1 Lịch sử phát triển SWAT 17 2.6.2 Giới thiệu mơ hình SWAT 19 Chƣơng 3:PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.2 THU THẬP – XỬ LÍ DỮ LIỆU .27 3.2.1 Một số khái niệm 27 3.2.2 Tổng quan liệu đầu vào sử dụng SWAT 28 3.2.3 Thu thập xử lí liệu 29 3.3 TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN TRÊN SWAT 32 3.3.1 Tạo ranh giới lƣu vực tiểu lƣu vực 32 3.3.2 Tạo đơn vị thủy văn 34 3.3.3 Xây dựng bảng thơng số đầu vào để chạy mơ hình chạy mơ hình SWAT 35 Chƣơng 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 37 4.1 DIỄN BIẾN DÒNG CHẢY TRÊN LƢU VỰC .38 4.2 DIỄN BIẾN DO THEO LƢU VỰC 39 4.3 DIỄN BIẾN NITƠ THEO LƢU VỰC 39 4.3.1 Diễn biến Nitrit (NO2-) Nitrat (NO3-) 40 4.3.2 Diễn biến ammoni (NH4+) theo lƣu vực 41 4.4 DIỄN BIẾN PHOTPHAT (PO43-) THEO LƢU VỰC .42 Chƣơng 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 44 5.1 KẾT LUẬN 44 5.2 KIẾN NGHỊ 44 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Vị trí hồ Dầu Tiếng Hình 2.2:Các thành phần GIS 14 Hình 2.3: Chu trình nƣớc hệ thống sơng ngịi .23 Hình 3.1: Bản đồ đất khu vực nghiên cứu 29 Hình 3.2: Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu 30 Hình 3.3: Bản đồ sử dụng đất khu vực nghiên cứu 31 Hình 3.4: Thơng số tạo ranh giới lƣu vực tiểu lƣu vực mơ hình SWAT 33 Hình 3.5: Lƣu vực hồ Dầu Tiếng sau tạo ranh giới 34 Hình 3.6: Thơng số tạo đơn vị thủy văn mơ hình SWAT 35 Hình 4.1: Vị trí tiểu lƣu vực đƣợc chọn 37 Hình 4.2: Biểu đồ phân cấp lƣợng oxy hòa tan nƣớc tiểu lƣu vực theo tháng .39 Hình 4.3: Biểu đồ phân cấp lƣợng Nitrit nƣớc tiểu lƣu vực theo tháng 40 Hình 4.4: Biểu đồ phân cấp lƣợng Nitrat nƣớc tiểu lƣu vực theo tháng 41 Hình 4.5: Biểu đồ phân cấp lƣợng Ammoni nƣớc tiểu lƣu vực theo tháng 42 Hình 4.6: Biểu đồ phân cấp lƣợng photphat nƣớc tiểu lƣu vực theo tháng 43 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Sản lƣợng khai thác thủy sản hồ Dầu Tiếng Bảng 2.2: Diện tích, dân số xã ven hồ Dầu Tiếng Bảng 2.3: Diện tích đất phân theo mục đích sử dụng 10 Bảng 2.4: Số lƣợng vật nuôi xã ven hồ 10 Bảng 2.5: So sánh chất lƣợng nƣớc hồ Dầu Tiếng, Trị An, Thác Mơ 12 Sơ đồ 2.1: Quan hệ nhóm chức GIS 15 Sơ đồ 3.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu đề tài 25 Sơ đồ 3.2: Sơ đồ phƣơng pháp luận 26 Bảng 3.1: Các loại đất lƣu vực hồ Dầu Tiếng 30 Bảng 3.2: Các loại hình sử dụng đất lƣu vực hồ Dầu Tiếng 31 Bảng 3.3: Thông tin tập tin liệu thời tiết 32 Bảng 4.1: Lƣu lƣợng dòng chảy tổng lƣợng dòng chảy tháng tiểu lƣu vực 38 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ARS: Agricultural Research Service Bộ NN&PTNT: Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn CREAMS: Chemicals, Runoff, and Erosion from Agricultural Management Systems DEM: Digital Elevation Model DO: Dissolved Oxygen FAO: Food and Agriculture Organization GIS: Geographic Information System GLCC: Global Land Cover Chacterization GLEAMS: Groundwater Loading Effects on Agricultural Management Systems HRU: Hydrostatic Release Unit LULC: landuse and landcover MUSLE: Modified Universal Soil Loss Equation MWSWAT: Map Window Soil and Water Assessment Tool NEXRAD: Next-Generation Radar QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn Việt Nam năm 2008 Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng SQL: Structure Query Language SRTM: Shuttle Radar Topographic Mission SWAT: Soil and Water Assessment Tool SWRRB: Simulator for Water Resources in Rural Basins TP: Total Phospho UBND: Ủy Ban Nhân Dân USDA: United States Department of Agriculture USGS: United States Geological Survey UTM: The Universal Transverse Mercator viii Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI Trong năm gần đây, Việt Nam xây dựng phát triển để trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 Tuy nhiên, việc phát triển kinh tế cầ phải gắn liền với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên môi trường Vấn đề bảo vệ mơi trường vấn đề nóng bỏng suốt nững năm gần mơi trường nơi sinh vật khác sống, nơi cung cấp nhu cầu thiết yếu cho sống Hiện tượng ô nhiễm nguồn nước vấn đề người quan tâm cần phải có biện pháp khắc phục, giải thật nhanh để bảo vệ sống Có nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước phát triển chết loài thực vật, động vật có nguồn nước, nước rửa trơi chất ô nhiễm vào nguồn nước việc xả nước thải sinh hoạt công nghiệp vào nguồn nước Sự ô nhiễm nguồn nước gây hậu vô nguy hại đến sống người động thực vật Hồ Dầu Tiếng hồ nước nhân tạo lớn Việt Nam với diện tích 27.000 hecta 1,5 tỷ m3 nước Hồ nguồn cung cấp nước cho sinh hoạt công nghiệp, nông nghiệp tỉnh Bình Dương, Đồng Nai, thành phố Hồ Chí Minh, Long An Chính chất lượng nước hồ quan trọng, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sống kinh tế tỉnh Vì lẽ mà việc đánh giá, giám sát tình trạng,chất lượng nước hồ Dầu Tiếng việc cần thiết Hệ thống thông tin địa lý ( GIS – Geographic information System) công nghệ du nhập vào Việt Nam thập niên 90 kỉ XIX phát triển năm trở lại Việc ứng dụng GIS vào hoạt động quy hỗn hợp Mosaic Đất trồng/đồng cỏ Cropland/Grassland hỗn hợp Mosaic Đất trồng khô hạn Dryland Cropland đồng cỏ and Pasture Đất trồng có tưới Irrigated Cropland đồng cỏ and Pasture CRGR 1224.91 1.55 CRDY 6770.89 8.54 CRIR 36034.07 45.46 3.2.3.4 Dữ liệu thời tiết Dữ liệu thời tiết chuyên đề download website http://www.Mapwindow.org Dữ liệu thời tiết biên soạn thành định dạng thích hợp để chạy mơ hình SWAT bao gồm tập tin Trạm khí tượng (*.txt), tập tin Thời tiết (*.wgn), tập tin Lượng mưa (*.pcp), tập tin Nhiệt độ (*.tmp) Bảng 3.3: Thông tin tập tin liệu thời tiết STT Tập tin Đặc điểm Trạm khí tượng (*.txt) Liệt kê trạm khí tượng sử dụng để mơ lưu vực Thời tiết (*.wgn) Lưu trữ thông tin thời tiết (bức xạ Mặt Trời, vận tốc gió, độ ẩm tương đối) Lượng mưa (*.pcp) Dữ liệu lượng mưa hàng ngày trạm khí tượng Nhiệt độ (*.tmp) Dữ liệu nhiệt độ hàng ngày trạm khí tượng 3.3 TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN TRÊN SWAT 3.3.1 Tạo ranh giới lƣu vực tiểu lƣu vực Để tạo ranh giới lưu vực tiểu lưu vực ta dùng đồ độ cao số (DEM) khu vực nghiên cứu đăng kí theo hệ tọa độ UTM WGS84 múi 48 vĩ độ Bắc để chạy mơ hình Trong tiến trình chạy mơ hình việc xác định mức độ chi tiết mạng lưới dịng chảy, kích thước số lượng tiểu lưu vực dựa ngưỡng diện tích tối thiểu thiết lập cho tiểu lưu vực Khơng có số tối ưu số lượng tiểu lưu vực mà phụ thuộc vào câu hỏi cần trả lời, thời gian khả liệu Con số thích hợp thay đổi khoảng từ 8.000 đến 20.000 hecta Giá trị nhỏ áp 32 dụng cho khu vực đồng bằng, khu vực đồi núi, giá trị lớn (Peter Droogers, Anne van Loon, 2007) Trong nghiên cứu này, giá trị ngưỡng chọn 15.000 hecta Hình 3.4: Thông số tạo ranh giới lưu vực tiểu lưu vực mơ hình SWAT Để hồn tất việc phân định lưu vực, dựa mạng lưới dòng chảy, điểm xả nước lưu vực xác định tọa độ 11o28’ vĩ độ Bắc, 106o26 kinh độ Đông Sau hoàn thành việc tạo ranh giới lưu vực tiểu lưu vực ta xác định lưu vực hồ Dầu Tiếng với diện tích 79269.46 hecta với 24 tiểu lưu vực 33 Hình 3.5: Lưu vực hồ Dầu Tiếng sau tạo ranh giới 3.3.2 Tạo đơn vị thủy văn Điểm đặc biệt mơ hình SWAT phân chia lưu vực nghiên cứu thành HRUs Các HRUs chứa thông tin đồng loại đất, sử dụng đất độ dốc tiểu lưu vực Điều giúp mơ hình SWAT phản ánh khác biệt thoát bốc nước điều kiện thủy văn khác loại hình sử dụng đất loại đất khác (Neitsch, 2002 trích dẫn Berihun A.T, 2004) Có thể xác định số lượng HRUs tiểu lưu vực dựa giá trị ngưỡng, phần trăm diện tích loại đất, sử dụng đất độ dốc tiểu lưu vực bị bỏ qua Giá trị ngưỡng nhỏ cho kết chi tiết Vì chất lượng nước phụ thuộc vào dịng chảy lưu vực, nên cần thiết phải quan tâm chi tiết đến điều kiện thủy văn loại hình sử dụng đất loại đất khác (Berihun A.T, 2004) Trong nghiên cứu này, sau chia độ dốc lưu vực thành lớp: (0-0,6%), (0,6-1,5%) (1,5-9999%), giá trị ngưỡng chung cho loại đất, sử dụng đất độ dốc thiết lập 10%, để tăng độ xác dự đốn chất lượng nước mơ tả tốt cân nước lưu vực 34 Hình 3.6: Thơng số tạo đơn vị thủy văn mơ hình SWAT Với số liệu ta có 143 đơn vị thủy văn (HRUs) tương ứng với 24 tiểu lưu vực (subbasins) 3.3.3 Xây dựng bảng thơng số đầu vào để chạy mơ hình chạy mơ hình SWAT Một giá trị đầu vào quan trọng để mô lưu vực SWAT liệu khí hậu Dữ liệu bao gồm lượng mưa, nhiệt độ lớn nhỏ nhất, xạ Mặt Trời, vận tốc gió, độ ẩm tương đối Do thiếu liệu xạ Mặt Trời vận tốc gió nên nghiên cứu sử dụng liệu mưa, nhiệt độ hàng ngày năm 2002 - 2003 trạm khí tượng Đồng Phú để mơ lưu vực Sau mơ liệu khí hậu, bước thiết lập liệu đầu vào cần thiết để chạy mơ hình SWAT Những liệu bao gồm liệu thực hành quản lý (mức độ áp dụng phân bón, thuốc trừ sâu, làm đất, quản lý), loại đất, tính chất hóa học đất thông số chất lượng nước Cuối cùng, điểm mấu chốt mô lưu vực SWAT thiết lập thơng số sau: - Tính tốn dịng chảy: phương pháp CN (Curve Number) - Phân bố lượng mưa: lệch chuẩn (Skewed normal) - Tính tốn lượng bốc, thoát nước tiềm năng: phương pháp Penman- Monteith 35 - Định hướng dòng chảy: phương pháp biến lưu trữ (Variable storage) 36 Chƣơng 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN Chất lượng nước mặt đánh giá dựa nhiều thông số khác (chi tiết xem QCVN 08:2008/BTNMT) với cấp phân hạng sau: - A1: sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt mục đích khác loại A2, B1 B2 - A2: dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, mục đích sử dụng loại B1 B2 - B1: dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi mục đích sử dụng khác có u cầu chất lượng nước tương tự mục đích sử dụng loại B2 - B2: giao thơng thủy mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp Trong nghiên cứu tập trung đánh giá thông số sau: oxi hòa tan DO, ammoni NH+4, nitrit NO-2, nitrat NO-3, phosphat PO3-4 Vì lý có nhiều dịng sơng nhỏ hay tiểu lưu vực nên đề tài lấy tiểu lưu vực 21 23 để đánh giá chất lượng nước hồ Dầu Tiếng Hình 4.1: Vị trí tiểu lưu vực chọn 37 Một lưu ý cần quan tâm theo QCVN 08:2008/BTNMT, giá trị giới hạn thông số chất lượng nước mặt tính theo nồng độ mg/l, đơn vị tính thơng số mơ hình SWAT lại tính theo đơn vị kg Do vậy, cần thiết phải đưa đơn vị tính SWAT đơn vị tính QCVN 08:2008/BTNMT Phương pháp chuyển đổi đơn vị thực qua hai bước sau: - Tính tốn tổng lượng dịng chảy tháng W (m3), hay lượng nước chảy qua mặt cắt cửa xả tiểu lưu vực khoảng thời gian tháng theo cơng thức: W = Q * T Trong đó, Q lưu lượng dòng chảy tháng (m3/s), Q giá trị FLOW_OUT SWAT; T số giây tháng (giây), T = số ngày tháng * 24 * 60 phút * 60 giây - Xác định nồng độ thông số (mg/l) cách lấy giá trị tính SWAT (kg) chia cho tổng lượng dịng chảy tháng W (m3), sau quy đổi sang đơn vị mg/l, cụ thể là: + Nồng độ DO = (DISOX_OUT / W) * 103 + Nồng độ NH4+ = (NH4_OUT / W) * 103 + Nồng độ NO2- = (NO2_OUT / W) * 103 + Nồng độ NO3- = (NO3_OUT / W) * 103 + Nồng độ PO43- = (MINP_OUT / W) * 103 4.1 DIỄN BIẾN DÒNG CHẢY TRÊN LƢU VỰC Kết tính tốn lưu lượng dịng chảy FLOW_OUT (cm3/s) tổng lượng dòng chảy tháng W (m3) hai năm tại7 tiểu lưu vực thể bảng 4.1 theo công thức W = Q * T nói Bảng 4.1: Lưu lượng dòng chảy tổng lượng dòng chảy tháng tiểu lưu vực Tháng 10 11 12 LƢU LƢỢNG DÒNG CHẢY FLOW_OUT (cm3/s) TLV21 2.63 1.75 0.86 0.37 16.93 172.3 2.54 112.4 2.24 1.12 0.48 0.19 TLV23 9.04 6.00 2.95 1.25 52.38 543.4 8.86 354.2 8.18 4.07 1.75 0.71 5.80 2.99 1.25 5.22 TỔNG LƢỢNG DÒNG CHẢY THÁNG TLV21 TLV23 7.05 4.23 9.61 4.53 4.47 6.81 E+06 E+06 E+06 E+05 E+07 E+08 E+06 E+08 E+06 E+06 E+06 E+05 2.42 3.25 1.40 1.41 2.37 E+07 E+07 E+06 E+06 E+08 E+09 E+07 E+08 E+07 E+07 E+06 E+06 1.45 2.31 7.89 38 3.01 9.49 2.12 1.09 4.54 1.91 4.2 DIỄN BIẾN DO THEO LƢU VỰC Oxi cần thiết cho tất dạng sống nước Hàm lượng oxi hòa tan (DO) nước tự nhiên thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào nhiệt độ, độ mặn, hoạt động sinh học (ví dụ quang hợp hơ hấp) áp suất khí Xác định nồng độ DO phần quy trình đánh giá chất lượng nước, oxi có liên quan, ảnh hưởng đến gần tất trình sinh học, hóa học mơi trường nước Nồng độ oxi mg/l ảnh hưởng xấu đến chức hoạt động sống cộng đồng sinh học mg/l dẫn đến chết nhiều loài cá Việc đo lường DO sử dụng để mức độ nhiễm chất hữu cơ, q trình phân huỷ chất hữu mức độ tự làm nước (D.Chapman and V.Kimstach, 1996) Hàm lượng DO thấp nghĩa nước có nhiều chất hữu cơ, dẫn đến nhu cầu oxi hóa tăng, yêu cầu tiêu thụ nhiều oxi nước Ngược lại, DO cao chứng tỏ nước có nhiều rong tảo tham gia vào trình quang hợp giải phóng oxi Hình 4.2: Biểu đồ phân cấp lượng oxy hòa tan nước tiểu lưu vực theo tháng 4.3 DIỄN BIẾN NITƠ THEO LƢU VỰC Nitơ cần thiết cho sinh vật thành phần quan trọng prôtêin, bao gồm vật liệu di truyền Thực vật vi sinh vật chuyển đổi nitơ vô thành nitơ hữu Trong môi trường, nitơ vô tồn nhiều trạng thái ơxi hóa khác nitrat (NO-3), nitrit (NO-2), amoni (NH+4) phân tử nitơ (N2) 39 4.3.1 Diễn biến Nitrit (NO2-) Nitrat (NO3-) Nitrat (NO-3) dạng phổ biến nitơ kết hợp môi trường nước tự nhiên Nó trở thành nitrit (NO-2) q trình khử nitơ, thường điều kiện yếm khí Nhưng sau đó, ion nitrit thường dễ bị ơxi hóa để trở thành nitrat Là dưỡng chất thiết yếu cho thực vật thủy sinh, NO -3 thay đổi theo mùa phụ thuộc vào phát triển phân rã thực vật thủy sinh Nồng độ tự nhiên NO-3, vượt 0,1 mg/l, tăng lên nước thải thị công nghiệp Trong khu vực nông thôn ngoại thành, việc sử dụng phân bón nitrat vơ nguồn quan trọng làm gia tăng nồng độ nitrat Trong đó, nồng độ NO -2 nước thường thấp (0,001 mg/l) cao mg/l Nhìn chung, nồng độ NO-2 cao biểu thị dịng chất thải cơng nghiệp chất lượng nước vi sinh không đạt yêu cầu Việc xác định nitrat với nitrit nước mặt biểu thị tình trạng dinh dưỡng mức độ ô nhiễm hữu Do đó, hai thơng số thường xuất hầu hết điều tra chất lượng nước chương trình giám sát tác động hoạt động cơng nghiệp lên mơi trường nước (D.Chapman and V.Kimstach, 1996) Hình 4.3: Biểu đồ phân cấp lượng Nitrit nước tiểu lưu vực theo tháng 40 Hình 4.4: Biểu đồ phân cấp lượng Nitrat nước tiểu lưu vực theo tháng 4.3.2 Diễn biến ammoni (NH4+) theo lƣu vực Ammoni (NH+4) xuất tự nhiên nguồn nước phân hủy đạm hữu vật chất vô đất nước, tiết sinh vật, giảm lượng khí nitơ nước vi sinh vật từ trình trao đổi khí với khơng khí Nó hình thành số q trình cơng nghiệp (ví dụ việc sản xuất giấy bột giấy dựa ammoni) thành phần chất thải sinh hoạt, đô thị Nguồn nước không bị ô nhiễm chứa lượng nhỏ ammoni, nước nồng độ cao dấu hiệu nhiễm hữu nước thải nước, chất thải công nghiệp dịng chảy phân bón Do đó, NH+4 số hữu ích đo lường nhiễm hữu (D.Chapman and V.Kimstach, 1996) 41 Hình 4.5: Biểu đồ phân cấp lượng Ammoni nước tiểu lưu vực theo tháng 4.4 DIỄN BIẾN PHOTPHAT (PO43-) THEO LƢU VỰC Photpho dưỡng chất cần thiết cho sinh vật Nó tồn nước hai dạng hòa tan phần tử hạt Nguồn photpho tự nhiên chủ yếu đến từ q trình phong hóa quặng photphorus phân hủy chất hữu Ngoài ra, nước thải sinh hoạt (đặc biệt loại có chứa chất tẩy rửa), nước thải cơng nghiệp dịng chảy phân bón làm tăng lượng photpho nước mặt Trong nước sạch, photpho nồng độ thấp trồng hấp thụ chủ động Nồng độ photpho có biến động theo mùa vùng nước mặt Vì thành phần thiết yếu chu kỳ sinh học nước nên photpho thường quan tâm điều tra chất lượng nước chương trình giám sát Nồng độ cao phosphat (PO3-4) cho biết diện nhiễm tình trạng thiếu oxi nước (D.Chapman and V.Kimstach, 1996) 42 Hình 4.6: Biểu đồ phân cấp lượng photphat nước tiểu lưu vực theo tháng Kết cho ta thấy chất lượng nước nói chung hồ Dầu Tiếng xấu, nguyên nhân khiến cho chất lượng nước tiểu lưu vực nói riêng hồ Dầu Tiếng nói chung trở nên xấu hàm lượng nitrat cao, nguyên nhân canh tác nông nghiệp hoạt động chăn ni người Cịn thơng số khác nồng độ oxy nước, lượng nitrit, ammoni photpho tốt có vài tháng hàm lượng nitrit, ammoni photpho tăng khơng đáng kể Trong lượng ammoni gia tăng cao nhất, nguyên nhân lượng chất thải sinh hoạt người bị chảy vào hồ mưa (tháng có lượng ammoni cao năm ammoni cao vào mùa mưa), phần khác sinh hoạt người lòng hồ 43 Chương 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Nghiên cứu tiến hành mô chất lượng nước lưu vực hồ Dầu Tiếng địa bàn hai tỉnh Bình Dương Tây Ninh năm 2003 Thơng qua mơ hình MWSWAT, ta xác định thơng số để đánh giá chất lượng nước hồ Dầu Tiếng lượng oxy hòa tan (DO), nitrit (NO2-), nitrat(NO3-), photpho (PO43-) ammoni (NH4) Kết cho thấy, giá trị oxy hòa tan nồng độ photpho tốt lượng ammoni nitrit có tăng khơng đáng kể, đảm bảo chất lượng nguồn nước theo QCVN 08:2008/BTNMT Tuy nhiên thông qua mô hình ta xác định nồng độ nitrat nước hồ cao (hầu hết vượt giới hạn B2 QCVN 08:2008/BTNMT) Nguyên nhân làm tăng nồng độ nitrat lưu vực hồ chủ yếu hoạt động canh tác nông nghiệp người dân xung quanh vùng như: canh tác rau màu, bón phân cho cao su… Nhìn chung, thơng qua mơ hình SWAT ta có bảng phân cấp chất lượng nước không khả quan lượng nitrat cao, chất lượng nước hồ tốt Hồ Dầu Tiếng nguồn cung cấp nước sinh hoạt tưới tiêu thích hợp an toàn cho người dân Tuy nhiên, phải có biện pháp để bảo vệ ổn định chất lượng nước nguồn nước thời kì cơng nghiệp hóa – đại hóa ngày nhiễm từ cơng – nơng nghiệp người 5.2 KIẾN NGHỊ Qua cơng trình nghiên cứu, đề tài đưa số giải pháp sau để bảo vệ nguồn tài nguyên nước hồ Dầu Tiếng - Phần lớn diện tích đất lưu vực dành cho sản xuất nông – lâm nghiệp cần phải áp dụng biện pháp canh tác, chuyển đổi cấu trồng hợp lý để bảo vệ đất nước tránh khỏi ô nhiễm - Tăng cường tuyên truyền vận động người dân canh tác, bảo vệ môi trường, sử dụng nước hợp lý 44 - Tăng cường công tác trồng rừng, bảo vệ sử dụng rừng hợp lý, đảm bảo lưu lượng dòng chảy tránh xói mịn, đất lưu vực - Cần có biện pháp mạnh hành vi phá hoại mơi trường dười hình thức, đồng thời tạo công ăn việc làm cho đối tượng sống nhờ vào nguồn lợi hồ Dầu Tiếng để tránh tình trạng gây cân sinh thái, gây nhiễm cho hồ khai thác cát lậu, nuôi cá bè, … Đề tài nghiên cứu bước đầu ứng dụng mơ hình SWAT vào đánh giá chất lượng nước hồ Dầu Tiếng nên cịn có nhiều hạn chế: - Dữ liệu sử dụng nghiên cứu miễn phí, với độ phân giải thấp phạm vi tồn cầu Chính mà độ xác mơ hình khơng cao gây nhiều khó khăn cho công tác điều tra đánh giá - Các kết đầu từ việc mô chất lượng nước SWAT chưa kiểm định, hiệu chỉnh Nguyên nhân kinh nghiệm cịn kém, thời gian kinh phí có hạn Chính hướng phát triển đề tài tìm kiếm, sử dụng liệu đầy đủ, có độ xác cao để tiến hành phân tích Bên cạnh đó, thu thập thêm liệu thực đo chất lượng nước lưu vực để hiệu chỉnh kiểm định kết mơ hình 45 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Thị Vân Hà cộng tác viên, 2006 -2008, Nghiên cứu đánh giá đề xuất biện pháp quản lý chất lượng nước phú dưỡng hồ Dầu Tiếng, báo cáo tổng kết kết đề tài KHCN cấp đại học Quốc gia trọng điểm, đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, trường đại học Bách Khoa Nguyễn Hà Trang, 2009, Ứng dụng công nghệ GIS mơ hình SWAT đánh giá dự báo chất lượng nước lưu vực sông Đồng Nai, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật TP Hồ Chí Minh Nguyễn Duy Liêm, Lê Hồng Tú, 2010, Ứng dụng MAPWINDOW GIS SWAT đánh giá chất lượng nước lưu vực sông Srêpôk, Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bộ Tài ngun Môi trường, 2008 Quy chuẩn Kĩ thuật Quốc gia Chất lượng Nước mặt (QCVN 08 : 2008/BTNMT) Hà Nội II Tài liệu tiếng Anh SL.Neitsch, J.G.Arnold, J.R.Kiniry, J.R.Williams, 2005, “SOIL AND WATER ASSESSMENT TOOL THEORETICAL DOCUMENTAION”, Version 2005 III Website 46