6. Lời cảm ơn
2.4.Phương pháp thực nghiệm xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Lam
nước sông Lam
Do số điểm lấy mẫu trong luận văn quá ít (10 điểm) so với tổng chiều dài của toàn sông Lam (hơn 250 km) vì thế rất khó để có thể sử dụng được các phương pháp nội suy phức tạp và có độ chính xác cao. Vì vậy, trên cơ sở các số liệu sẵn có, tác giả luận văn đã chạy thử mô hình phân vùng chất lượng nước sông lam với phương pháp nội suy đa thức.
Dữ liệu đầu vào
Bản đồ địa hình dạng số (*DGN) Phân lớp các đối tượng
Sử dụng Arcatalog để tạo các Geodatabase Chuyển đổi dữ liệu từ Autocad vào Geodatabase
Chuẩn hóa dữ liệu gốc Nhập dữ liệu thuộc tính Biên tập dữ liệu trong ArcMap Thành lập các bản đồ nền, chuyên đề
2.4.1. Tạo CSDL địa lý (Geodatabase) của bản đồ:
- Tạo Personal Geodatabase bằng cửa sổ của ArcCatalog;
Hình 8. Tạo PersonalGeodatabase + Khởi động modul ArcCatalog
+ Chuột phải vào khu thư mục ThucNghiem → New → Personal Geodatabase. Đổi tên Personal Geodatabase này thành CSDL_Nen
- Tạo nhóm đối tượng (FeatureDataset): là thư mục chứa các lớp
+ Chuột phải vào Geodatabase trên → New → Feature Dataset, xuất hiện hộp thoại Feature Dataset, trong ô Name ta đặt tên cho tên các featerdataset. Làm cho các nhóm lớp đã nêu ở trên.
Hình 9 : Mô tả tổ chức dữ liệu nền địa hình Sông Lam – Nghệ An - Tạo lớp (Feature Class)
+ Tạo dữ liệu cho từng nhóm đối tượng của lớp: ví dụ đối với đối tượng vùng của lớp Cơ sở hạ tầng, chuột phải vào Cơ sở hạ tầng → New → Feature Class →DanCu. Dựa vào bảng các lớp được thiết kế. Làm tương tự với các lớp dữ liệu còn lại.
- Vào dữ liệu lớp
Có nhiều cách để vào dữ liệu cho lớp:
+ Sử dụng thanh công cụ ArcCatalog từ ArcMap. Trong cửa sổ ArcToolbox chọn Data Interoperability Tools / Quick Import /Input Dataset chọn lớp dữ liệu cần chuyển đổi ở phần mềm Microstation
+ Thực hiện việc đưa dữ liệu bằng cách chuột phải vào các nhóm đối tượng (Feature Class) / Load/ Load Data. Chọn lớp dữ liệu, định dạng dữ liệu cần load.
Đối với quy trình thực nghiệm này, sử dụng cách Load Data đối với các lớp dữ liệu.
- Chuẩn hóa dữ liệu gốc
Sử dụng phần mềm ArcMap, khởi động thanh Editor, các thao tác chạy và chỉnh sửa lỗi topology được thực hiện với từng nhóm lớp.
Ví dụ với Feature Class DanCuCoSoHaTang, nháy chuột phải vào feature này chọn New→ Topology. Sau đó ta xác định nguyên tắc topology phù hợp cho lớp đối tượng này.
Hình 11.Sửa lỗi Topology được thực hiện trong Arcmap
Mở file Topology trên Arcmap và tiến hành sửa lỗi
Các thao tác chạy và sửa lỗi topology được tiến hành với các nhóm lớp còn lại - Nhập dữ liệu thuộc tính
Có nhiều cách để nhập dữ liệu thuộc tính cho các đối tượng. Tiến hành gán thuộc tính cho các đối tượng trên ứng dụng etmagis. Các dữ liệu thuộc tính được đưa vào arcmap dưới các dạng bảng như sau:
Hình 12. Bảng thuộc tính của lớp khu chức năng
Hình 14. Bảng thuộc tính của lớp sông suối
Đối với CSDL môi trường ta tiến hành nhập dữ liệu cho lớp môi trường
nước mặt: Nhấp chuột phải vào Tram quan trac dang diem/ chọn Joint and
Relates/Join/ Chọn trường dữ liệu cần liên kết là các thông tin về chất lượng nước được thể hiện hình dưới. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ta có thuộc tính của lớp trạm quan trắc dạng điểm như sau:
Hình 16. Bảng thuộc tính của lớp quan trắc dạng điểm
2.4.2. Chạy mô hình phân vùng chất lượng nước sông lam bằng phương pháp nội suy đa thức
Bước 1: Chuẩn hóa dữ liệu, nhập dữ liệu thuộc tính
Từ CSDL đã xây dựng ở trên, ta chọn start editting để tiến hành chỉnh sửa, cập nhật thông tin các layer trong bản đồ: số liệu, địa hình....
Ví dụ: Nhập bảng số liệu WQI các năm:
Hình 17. Hộp thoại Table, nhập dữ liệu thuộc tính
-Vào Analysis Tools chọn Overlay để sử dụng các ứng dụng cắt, ghép và chỉnh sửa các layer.
Bước 2: Biên tập dữ liệu, Thành lập bản đồ phân vùng chất lượng nước dựa trên phương pháp nội suy
- Phương pháp nội suy ta sử dụng: Spline – phương pháp nội suy đa thức. Vào arctool Spatial Analyst Tools Interpolation Spline
Hình 18. Hộp thoại phương pháp nội suy Spline
- Ta được kết quả nội suy trên bản đồ, sử dụng công cụ Mask để cắt phần kết quả nội suy dọc theo layer sông Lam đã tạo ở trên CSDL. Vào Arctool Spatial Analyst Tools Extraction Extract by Mask:
Hình 19. Hộp thoại công cụ Mask
Sau khi có kết quả nội suy được thể hiện theo lớp SonglamAS, biên tập bản đồ; căn cứ theo bảng màu quy định giá trị WQI tại Bảng 5 để thể hiện chất lượng
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Cơ sở dữ liệu và hiện trạng môi trường khu vực sông Lam
3.1.1. Các thông số được lựa chọn
- Thông số vật lý: nhiệt độ, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS) - Thông số hóa học: pH, DO, COD, BOD5, N-NH4, P-PO4 - Thông số vi sinh: tổng Coliform
Bảng 6. Thiết bị quan trắc và phương pháp phân tích môi trường nước TT Thông
số Đơn vị Phương pháp Thiết bị
1 pH - TCVN 6636-1:2000 pH Metter
2 SS mg/l Photometric Drel 5000
3 DO mg/l TCVN 7325:2004 Máy DO YSI 5000
4 BOD5 mg/l TCVN6001-1:2008 BOD sensor 6
5 COD mg/l TCVN7940:2008 Drel 5000
6 NH4+ mg/l TCVN 6179-1:1996 Drel 5000
7 Coliform MNP/100ml TCVN6187-1:2008 Máy đếm khuẩn ELE
3.1.2. Vị trí quan trắc :
Do hạn chế về thời gian và nhân lực nên tác giả luận văn chỉ lấy 10 mẫu dọc theo tuyến Quốc lộ 7 gồm các điểm lấy mẫu tại các huyện: Kỳ Sơn, Tương Dương, Con Cuông, Tân Kỳ, Đô Lương, Thanh Chương và Nam Đàn. Để từ đó chạy thử
Bảng 7. Vị trí quan trắc đưa vào tính toán
Nước sông Lam dọc theo Quốc lộ 7 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
TT Ký hiệu
S
ông
Lam: 10 m
ẫu
Khu vực lấy mẫu
1. M1
Tại thị trấn Mường Xén, huyện Kỳ Sơn (điểm đầu nguồn của sông Lam)
Toạ độ: X: 2145984; Y: 0436283
2. M2 Tại cầu Cửa Rào, huyện Tương Dương
Toạ độ: X: 2133309; Y: 0466447
3. M3 Tại vực Bồng Khê, huyện Con Cuông
Toạ độ: X: 2106234; Y: 0522862
4. M4
Hợp lưu sông Lam và sông Con tại bãi đò Cây Chanh, xã Đỉnh Sơn, huyện Anh Sơn. Toạ độ: X: 2105614; Y: 0601058
5. M5 Tại thị trấn Anh Sơn, huyện Anh Sơn Toạ độ: X: 2094651; Y: 0534216
6. M6 Tại cầu Đô Lương, huyện Đô Lương
Toạ độ: X: 2092317; Y: 0557852
7. M7 Tại cầu Rộ, huyện Thanh Chương
Toạ độ: X: 2071749; Y: 0565549
8. M8 Tại cầu Nam Đàn, huyện Nam Đàn
Toạ độ: X: 2068248; Y: 0599952
9. M9 Tại cầu Bến Thuỷ, Tp. Vinh
Toạ độ: X: 2062379; Y: 0565549
10. M10 Tại cầu Cảng 5 Hải quân, xã Phúc Thọ, huyện Nghi Lộc (cuối sông Lam đổ ra Cửa Hội. X: 2071109; Y: 0604940
Bảng 8. Thông tin về hoạt động lấy mẫu
T T
Thông số
quan trắc Đơn vị đo
Lượng mẫu cần lấy (ml) Loại dụng cụ chứa mẫu Điều kiện bảo quản Thời gian lưu mẫu Ghi chú Kiến nghị Tối đa 1 Nhiệt độ (oC) - - - - - 2 pH - - - - - 3 SS (mg/l) 200 Chai nhựa Bảo quản lạnh 24h 7 ngày 4 DO (mg/l) - - - - - 5 BOD5 (mg/l) 1000 Chai nhựa Bảo quản lạnh 6h 48h 6 COD (mg/l) 100 Chai nhựa H2SO4 tới pH<2, bảo quản lạnh Càng sớm càng tốt 7 ngày 7 N-NH4+ (mg/l) 500 Chai nhựa H2SO4 tới pH<2, bảo quản lạnh. Càng sớm càng tốt 7 ngày 8 P-PO4- (mg/l) 100 Chai nhựa Bảo quản lạnh Càng sớm càng tốt 48h 9 Tổng Coliform Coliform/10 0ml 250 Chai thủy tinh Bảo quản lạnh 24h 48h (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Quá trình quan trắc và lấy mẫu được tiến hành theo đúng trình tự được quy định tại Thông tư số 10/2007/TT-BTNMT ngày 22/10/2007 của Bộ Tài nguyên và môi trường về việc hướng dẫn bảo đảm chất lượng và kiểm soát chất lượng trong hoạt động quan trắc môi trường [1].
3.1.3. Kết quả phân tích môi trường nước:
Để thể hiện sự diễn biến chất lượng môi trường nước mặt của hệ thống sông Lam trên địa bàn tỉnh Nghệ An, tác giả luận văn đã tiến hành thu thập số liệu phân tích nước sông Lam trong 02 năm 2012 và 2013. Tất cả được thể hiện tại bảng 9, 10 và so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 08:2008/BTNMT[11], trong đó:
+ Cột A1: Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác loại như A2, B1, B2;
+ Cột A2: Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp, bảo tồn động thực vật thuỷ sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2;
+ Cột B1: Dùng cho mục đích tưới tiêu thuỷ lợi hoặc các mục đích thuỷ lợi khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2;
+ Cột B2: Giao thông thuỷ và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp.
Bảng 9. Tổng hợp kết quả phân tích các mẫu nước mặt dọc tuyến sông năm 2012: 10 mẫu TT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN 08:2008/ BTNMT M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 A2 B1 1 pH Thang pH 7,2525 7,085 7,295 7,2525 7,165 7,305 7,2575 7,4725 7,41 7,4675 6 ÷ 8,5 5,5 ÷ 9 2 SS mg/l 29,75 20,25 48 128,75 64,75 45,5 47,75 77,75 29,25 22 30 50 3 DO mg/l 6,2075 7,175 6,2175 6,7125 6,8925 6,6075 6,1575 6,66 6,1575 5,445 5 4 4 BOD5 mg/l 17 13,25 16 9,5 12,5 16 12,5 13,75 13,25 11,75 6 15 5 COD mg/l 23,5 17,75 22,75 14,75 18 24,25 17,75 25,25 21,75 19,25 15 30 6 PO4- mg/l 0,7625 0,7425 0,75 0,475 0,7825 0,3 0,675 0,865 2,4675 0,85 5 10 7 NH4+ mg/l 0,1025 0,11 0,1775 0,26 0,1925 0,18 0,95 0,435 0,44 0,24 0,2 0,5 8 Coliform MPN/100ml 1202,5 480 823,75 1173,25 947,5 1410 1487,5 2462,5 2051,5 418,75 5000 7500
Bảng 10. Tổng hợp kết quả phân tích các mẫu nước mặt dọc tuyến sông năm 2013: 10 mẫu TT Thông số Đơn vị Kết quả QCVN 08:2008 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 A2 B1 1 ph Thang pH 8,7 8,17 7,88 8,05 8,08 8,06 8,01 7,88 7,41 8,32 6 ÷ 8,5 5,5 ÷ 9 2 SS mg/l 20 13 19 41 30 45 29 31 27 63 30 50 3 DO mg/l 6,3 6,4 6,7 5,9 6 6,2 6,8 6,12 5,8 6,7 5 4 4 BOD5 mg/l 4 4 9 5 7 6 9 4,2 10,8 9 6 15 5 COD mg/l 7 8 14 9 12 9 18 9 19 14 15 30 6 P-PO4 mg/l 0,001 0,012 0,278 0,003 0,004 0,002 0,002 0,001 0,094 0,016 0,02 0,04 7 NH4+ mg/l 0,07 0,94 0,05 0,07 0,06 0,15 0,09 0,1 0,98 0,13 0,2 0,5 8 Coliform MPN/100ml 764 722 580 898 710 760 1820 720 4.720 1450 5000 7500
3.1.4. Tổng hợp kết quả quan trắc môi trường Sông Lam.
Môi trường nước mặt của sông Lam và các nhánh trực tiếp của nó đang chịu tác động mạnh của nước thải sinh hoạt và các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, các làng nghề và thủy sản trong khu vực. Chất lượng nước của nhiều đoạn sông đã bị ô nhiễm, đặc biệt vào mùa khô, giá trị các thông số BOD5 (oxy sinh hóa), COD (oxy hóa học), Coliform (vi khuẩn)… tại các điểm đo đều vượt quy chuẩn Việt Nam 08:2008 loại A1.
Tại các điểm thuộc sông Lam đã có biểu hiện bắt đầu bị ô nhiểm nhưng tại các nguồn đổ ra sông Lam đã có báo động vượt quy chuẩn. Tỷ lệ các mẫu trên hệ thống sông Lam tại huyện Thanh Chương, Nam Đàn đạt quy chuẩn cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT loại A2 nhiều hơn các mẫu tại khu vực các huyện ven biển và khu vực thành phố Vinh. Đặc biệt, các điểm mẫu nước mặt tiếp nhận nước thải và các điểm là các hồ chứa trên địa bàn thành phố Vinh, huyện Nghi Lộc có nhiều giá trị không đạt quy chuẩn cho phép loại A2, do khu vực này là thủy vực tiếp nhận nước thải sinh hoạt và sản xuất, phần lớn nước thải sinh hoạt và sản xuất xả ra thủy vực chưa được xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu vẫn xả ra ngoài môi trường. Năm 2012 và 2013 Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Môi trường tiến hành quan trắc với tần suất: 3 đợt/năm vào các tháng 3, 7, 11 trên địa bàn toàn tỉnh Nghệ An (Trong luận văn chỉ lấy số liệu tổng kết của 2 năm). Quy trình quan trắc đã thực hiện theo đúng các quy định của Bộ Tài Nguyên và Môi trường.
Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước mặt được quy định theo quy chuẩn Việt Nam và được thể hiện ở Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt (Phụ lục).
* Chỉ tiêu hàm lượng Oxy hòa tan (DO) trong môi trường nước mặt tại các điểm quan trắc trên Sông Lam
Hình 20. Diễn biến hàm lượng DO tại các điểm quan trắc Sông Lam Qua biểu đồ hình 12 trên ta có thể thấy, giá trị DO trong 10 điểm quan trắc môi trường nước rất đều điểm đạt chỉ tiêu A1 có thể dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt và dùng để tưới tiêu hoặc dùng cho qui chuẩn B2. Mức độ diễn biến của chỉ số DO tại các điểm quan trắc trong các năm thay đổi không
nhiều dao động trong khoảng giá trị từ 5.5 - 7.
* Chỉ tiêu hàm lượng Nhu cầu oxi hóa học (COD) trong môi trường nước mặt
Hình 21. Diễn biến hàm lượng COD tại các điểm quan trắc Sông Lam Qua biểu đồ diễn biến hàm lượng COD tại 10 điểm quan trắc dọc theo sông Lam, giá trị COD có sự biến động rõ rệt theo từng địa điểm và thời gian khác nhau. Dù vậy các giá trị COD tại các điểm quan trắc đều đạt giá trị trong ngưỡng từ 15 – 30, đạt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT. Giá trị COD tại các điểm thuộc khu vực Đô Lương, Nam Đàn, thành phố Vinh
cơ sở sản xuất kinh doanh, làng nghề không qua xử lý và đổ thẳng ra lòng sông, kênh mương; một phần cũng do các hoạt động phát triển công nghiệp
hóa, đô thị hóa cũng dẫn tới làm ô nhiễm nguồn nước tại đây.
* Chỉ tiêu hàm lượng Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5) trong môi trường nước mặt
Hình 22. Diễn biến hàm lượng BOD5 tại các điểm quan trắc Sông Lam Giá trị BOD5 thu được tại 10 điểm trên khu vực Sông Lam năm 2012 cho thấy có sự vượt qui chuẩn tại 1 số điểm rất lớn, tất cả các điểm đều vượt quy chuẩn A2 và một số điểm đo vượt quy chuẩn B1. Nguyên nhân là trong thời điểm mùa mưa, lượng rác thải và nước thải chưa thu gom xử lý đã cuốn trôi theo dòng nước gây ô nhiễm môi trường nước.
* Chỉ tiêu hàm lượng Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trong môi trường nước mặt
Hình 23. Diễn biến hàm lượng TSS tại các điểm quan Sông Lam
Tại thời điểm năm 2012, nhiều điểm cho giá trị rất cao như tại mẫu M4 và M8 vượt từ 2 ÷ 3 lần so với quy chuẩn cho phép QCVN 08:2008 loại B1.
Nguyên nhân TSS cao là do gần các điểm thu mẫu là khu khai thác cát sỏi, tàu thuyền; khu vực công nghiệp, sản xuất xi măng và vào thời điểm quan trắc đang là mùa mưa nên chịu ảnh hưởng của các hiện tượng chảy tràn, xói mòn và rửa trôi.
* Chỉ tiêu hàm lượng Các hợp chất chứa Nitơ (N-NH4+) trong môi trường nước mặt
Hình 24. Diễn biến hàm lượng các hợp chất N-NH4+ tại các điểm quan trắc Sông Lam
Biểu đồ hình 16 cho ta thấy giá trị N-NH4+ tại 7 điểm quan trắc trong các đợt năm 2012 hầu hết đều đạt qui chuẩn trong đó có 1 điểm M7 có chỉ số ô nhiễm đã vượt tiêu chuẩn QCVN 08:2008 cột B1 nhiều lần. Chất lượng nước sông Lam tại các điểm quan trắc M2, M7, M9 bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});