3.4.1. Xây dựng các mô hình bản đồ
Dựa trên dữ liệu không gian và thuộc tính đã thu thập, học viên thực hiện xây dựng các mô hình bản đồ trên phần mềm ArcGIS nhƣ sau:
Từ bản đồ hành chính tỉnh Bắc Ninh dƣới dạng *.dgn học viên thực hiện convert sang dạng *.shp bằng phần mềm Maping and convert.
Lớp bản đồ hành chính tỉnh Bắc Ninh
Hình 3.3. Lớp bản đồ hành chính tỉnh Bắc Ninh
Lớp bản đồ tên hành chính các huyện tỉnh Bắc Ninh
Tiếp theo, lớp bản đồ đƣợc import dữ liệu tọa độ các điểm quan trắc nƣớc ngầm Bảng dữ liệu sau khi đƣợc import các điểm quan trắc từ G1-G20:
Hình 3.5. Table tọa độ vị trí của các điểm quan trắc
Lớp bản đồ tỉnh Bắc Ninh sau khi đƣợc thêm các điểm (point) quan trắc từ G1 đến G20
Thực hiện join thêm dữ liệu về các chỉ số quan trắc chất lƣợng nƣớc từ các dữ liệu tiền xử lý vào lớp bản đồ:
Hình 3.7. Cập nhật bảng chỉ số đánh giá chất lượng nước
3.4.2. Các chức năng chính của chƣơng trình:
- Hiển thị bản đồ số cùng các dữ liệu thuộc tính, truy vấn dữ liệu thuộc tính. - Phóng to, thu nhỏ bản đồ.
- Trƣợt bản đồ.
- Tính toán nội suy từng chỉ tiêu của các trạm quan trắc môi trƣờng nƣớc, tạo bản đồ chuyên đề dạng raster. Sử dụng công cụ nội suy Interpolation trong bộ công cụ phân tích không gian Spatial Analys Tool của ArcGIS với phép nội suy IDW, Kriging, Spline...để phân tích, đánh giá và so sánh các chỉ tiêu nguồn nƣớc ngầm ở 20 điểm quan trắc tại tỉnh Bắc Ninh.
3.4.2.1. Hiển thị bản đồ chuyên đề, đánh giá vùng ô nhiễm
Ví dụ: Hiển thị nồng độ Fe. Dựa theo Quy chuẩn Việt Nam về chất lƣợng nƣớc, học viên chia nồng độ Fe thành 5 mức: Mức 1: 0,25- 3,25 Mức 2: Từ 3,25- 5 Mức 3: từ trên 5 đến 7 Mức 4: từ trên 7 đến 9 Mức 5: Lớn hơn 9
Theo QCVN 09:2008/BTNMT, nồng độ Fe giới hạn là 5mg/l. Nhƣ vậy, dựa vào bản đồ chuyên đề trên, dễ dàng khoanh vùng bị ô nhiễm nồng độ Fe ở các mức màu 3,4,5 từ nhạt đến đậm lần lƣợt là các vùng ô nhiễm đến ô nhiễm nặng nhất.
Hình 3.8: Bản đồ chuyên đề nội suy nồng độ Fe sử dụng thuật toán nội suy IDW, hiển thị kiểu phân lớp (Classify)
Hình 3.9: Bản đồ chuyên đề nội suy nồng độ Mn sử dụng thuật toán nội suy IDW, hiển thị kiểu phân lớp (Classify)
Phân chia nồng độ Mn làm 5 mức: Thể hiện vùng ô nhiễm lại mức 5: Vùng có màu đậm nhất (Nồng độ Mn>0,5mg/l). Các vùng có nguồn nƣớc bị nhiễm Mangan nặng nhất thuộc Tp Bắc Ninh.
3.4.2.2. Hiển thị dữ liệu tại trạm quan trắc
Sử dụng chức năng Identify để xem dữ liệu thuộc tính của 1 trạm bất kỳ trong tỉnh.
Hình 3.10: Hiển thị dữ liệu thuộc tính trạm G11 3.4.2.3. Hiển thị giá trị nội suy chất lượng tại 1 điểm bất kỳ trong vùng
Sử dụng chức năng Identify để xem giá trị nội suy chất lƣợng tại một điểm bất kỳ trong vùng.
Ví dụ: Nhƣ hình minh họa bên dƣới, điểm đƣợc click chọn xem có giá trị nội suy Fe là 5.061632, thuộc lớp 2 trong phân lớp, nằm trong vùng ô nhiễm.
3.4.2.4. Truy vấn dữ liệu tìm ra các điểm quan trắc không đạt chuẩn
Ví dụ: Truy vấn dữ liệu tìm ra các điểm không đạt chuẩn của chỉ số Fe (Fe>5mg/l) trong nƣớc.
Hình 3.12 : Truy vấn tìm ra trạm quan trắc có chỉ số Fe không đạt chuẩn.
Từ các kết quả thu đƣợc khi phân tích từng chỉ tiêu đã thu thập, ta tổng hợp các kết quả thu đƣợc để tìm ra khu vực ô nhiễm nhất bằng cách chồng phủ các lớp raster kết quả ở trên cho thấy các vùng bị ô nhiễm nhiều nhất là các vùng sẫm màu ở bản đồ hình dƣới:
Bản đồ chồng phủ các khu vực bị ô nhiễm nặng nhất thuộc phƣờng Đồng Nguyên huyện Từ Sơn, các xã Đông Phong và Thụy Hòa huyện Yên Phong, các xã Phong Khê, Hòa Long Tp Bắc Ninh.
Trên đây với thuật toán nội suy, kỹ thuật xếp chồng bản đồ và phân tích tiêu chí ta xác định đƣợc các vị trí ô nhiễm nguồn nƣớc trên bản đồ đó là những vùng đƣợc đánh dấu bằng vùng sẫm màu nhất. Tuy nhiên với thực tế để có kết quả khả quan, chính xác hơn, cần thực hiện với nhiều điểm quan trắc hơn trải đều trên toàn tỉnh Bắc Ninh.
Dựa trên kết quả đánh giá chất lƣợng nƣớc có thể thấy rằng nguồn nƣớc trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh có nhiều khu vực đang bị ô nhiễm nặng, do chịu ảnh hƣởng trực tiếp từ việc xả thải đã không thể nào sử dụng đƣợc, trong đó đa phần là nƣớc thải sinh hoạt. Để hạn chế việc nguồn nƣớc bị ô nhiễm, trong công tác quản lý cần thực hiện những việc sau:
Kiểm soát nguồn xả thải: Tỉnh Bắc Ninh là một tỉnh có tốc độ công nghiệp hóa cao, có nhiều khu công nghiệp lớn, tuy rằng những khu công nghiệp này có nhà máy xử lý nƣớc thải tập trung nhƣng lƣu lƣợng nƣớc thải lại vƣợt mức xử lý nên có nhiều nhà máy xí nghiệp vẫn xả thải trực tiếp trong lƣu vực gây nên tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc. Vì vậy để ngăn chặn tình trạng này cần có những biện pháp kiểm xoát nguồn xả thải từ các nhà máy, xí nghiệp này, bắt buộc các đơn vị này phải xử lý nƣớc thải trƣớc khi đƣa ra ngoài môi trƣờng. Riêng các cơ quan ban ngành cần có sự kiểm soát chặt chẽ, thƣờng xuyên kiểm tra sự tuân thủ bảo vệ môi trƣờng một cách triệt để.
Xây dựng hệ thống thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải tập trung: Có thể thấy đƣợc là tỉnh Bắc Ninh đã xây dựng những khu xử lý nƣớc thải tập trung cho các khu công nghiệp, tuy nhiên trong thành thị lại chƣa đƣợc xây dựng hệ thống xả tập trung mà chủ yếu là những cống xả tự phát của các hộ gia đình, xả thải trực tiếp ra ngoài gây nên ô nhiễm trên đa số các sông, suối trong khu vực thành thị. Vì vậy cần xây dựng một hệ thống xả thải đồng nhất và có nhà máy xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho khu dân cƣ.
Công cụ pháp lý: Cơ quan nhà nƣớc cũng cần có những biện pháp cứng rắn trong việc xử phạt hành chính tránh để các nhà máy, xí nghiệp lợi dụng kẽ hở để xả thải gây ô nhiễm.
Tuyên truyền, giáo dục: có thể nói ngƣời dân giữ vai trò rất quan trọng trong công tác bảo vệ môi trƣờng. Cơ quan quản lý cần tập trung phổ biến kiến thức, pháp luật về bảo vệ môi trƣờng cho ngƣời dân nắm bắt, từ đó có thể hợp tác với họ để giữ gìn, bảo vệ nguồn tài nguyên nƣớc.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Nghiên cứu đã đạt đƣợc những các kết quả chính nhƣ sau:
- Nội suy 10 thông số chất lƣợng nƣớc (pH, độ cứng, Clorua, As, Cd, Pb, Cu, Zn, Mn và Fe) tại 20 trạm quan trắc trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh bằng các phƣơng pháp nội suy (IDW, Spline, Kriging).
- Phân vùng chất lƣợng nƣớc, thành lập bản đồ theo QCVN cho 10 thông số chất lƣợng nƣớc (pH, độ cứng, Clorua, As, Cd, Pb, Cu, Zn, Mn và Fe)
- Đề xuất các giải pháp trong công tác quản lý nguồn nƣớc, tránh ô nhiễm và phát triển bền vững.
Việc ứng dụng công nghệ GIS để quản lý tài nguyên nƣớc ngầm cho thấy việc quản lý và phân tích kết quả quan trắc dễ dàng và hiệu quả. Các dữ liệu về nƣớc ngầm đƣợc lƣu giữ trong CSDL theo hệ thống các bảng biểu khoa học, đƣợc cập nhật, trích dẫn, báo cáo nhanh chóng theo yêu cầu. CSDL các thông số dữ liệu đƣợc liên kết chặt chẽ với không gian và thời gian các trạm đo.
Tình trạng nƣớc ngầm đƣợc phân tích và đánh giá một cách định lƣợng theo các giá trị của các thông số môi trƣờng và các các tiêu chí cụ thể, theo các phân bố không gian và diễn biến thời gian. Dựa vào bản đồ xếp chồng, có thể dễ dàng nhận thấy vùng nào bị ô nhiễm nguồn nƣớc, vùng nào ít bị ô nhiễm, và vùng nào không bị ô nhiễm, việc này giúp hỗ trợ cán bộ quản lý tài nguyên trong quá trình đƣa ra quyết định.
Kiến nghị
Hệ thống sông trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh có trữ lƣợng khá lớn và đƣợc sử dụng cho nhiều mục đích nên cần có những biện pháp quản lý mạnh mẽ và hiệu quả song song đó cần quy hoạch phát triển bền vững.
Kết quả của nghiên cứu cho một góc nhìn chính xác về bức tranh chất lƣợng nƣớc trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh, giúp nhà quản lý có thể khoanh vùng, xác định vùng ô nhiễm, cận ô nhiễm nhằm kịp thời ngăn chặn, xử lý các hành vì gây hại đến môi trƣờng và nguồn nƣớc.
Tuy nhiên để phù hợp với một bài nghiên cứu khoa học, học viên đã bỏ qua một vài yếu tố khí hậu, thủy văn và các tác nhân do con ngƣời ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc. Độ chính xác của các thông số chất lƣợng nƣớc còn thấp do hai thông số này bị ảnh hƣởng bởi các yếu tố khí hậu, thủy văn.
Để có thể phản ánh chi tiếp hơn trong vấn đề đánh giá chất lƣợng nƣớc hƣớng đến quản lý, khai thác nguồn nƣớc một cách hợp lý và bền vững, nghiên cứu đề xuất một số hƣớng phát triển tiếp theo nhƣ sau:
- Tiếp tục sử dụng các phƣơng pháp nội suy tuy nhiên cần hƣớng đến các yếu tố gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc.
- Hƣớng đến sử dụng các mô hình toán sử dụng các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc.
- Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng GIS và các phƣơng pháp nội suy xây dựng hệ thống quản lý toàn diện về nƣớc tại tỉnh Bắc Ninh, bao gồm không chỉ quản lý các điểm quan trắc nƣớc ngầm, mà còn quản lý toàn bộ nguồn nƣớc ngầm: Quản lý trữ lƣợng, chất lƣợng, dòng chảy ngầm, các hang chứa nƣớc ngầm và quản lý cả dữ liệu về nƣớc mặt.
- Dựa vào cơ sở dữ liệu trong hệ thống theo thời gian, sử dụng phƣơng pháp hồi quy để thực hiện đƣa ra các đánh giá, dự báo về biến động nguồn nƣớc ngầm trong tƣơng lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1].Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, (2015), “Thông tư ban hành quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về môi trường”, http://subportal.monre.gov.vn/vuphapche/Resources/
VBPQ/ 66-2015-TT-BTNMT.PDF, truy cập ngày 18/04/2017.
[2].Đặng Văn Đức, (2001), “Hệ thống thông tin địa lý”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[3].Vũ Xuân Cƣờng, Vũ Minh Tuấn (2016), “Lý thuyết và thực hành GIS đại
cương”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[4].Khoa Môi trƣờng, (2015), “Bài giảng ESRI ARCGIS 10.x”, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
[5].Nguyên Vũ, (2014), “Lần đầu tiên Bắc Ninh có cuộc thanh tra bài bản trong lĩnh
vực tài nguyên nước”, http://baotainguyenmoitruong.vn/tai-nguyen-va-cuoc-
cuong/ 201411/lan-dau-tien-bac-ninh-co-cuoc-thanh-tra-bai-ban-trong-linh-vuc- tai-nguyen-nuoc-512675/, truy cập ngày 15/04/2017.
[6].Vidagis, (2010), “Ứng dụng của GIS - Hệ thống thông tin địa lý trong các
ngành”,http://www.vidagis.com/index.php?option=com_content&view=article
&id=120%3Aung-dung-gis-trong-cac-nganh&catid=74%3Aother- solutions&Itemid=78&lang=vi, truy cập ngày 15/04/2017.
[7].Vƣơng Huệ Minh (2016), “Ứng dụng gis và thuật toán nội suy đánh giá chất lựợng nước sông sài gòn năm 2010”, http://gis.hcmuaf.edu.vn/data/file/TieuLuan TotNghiep_DH12GI/HueMinh.pdf, truy cập ngày 15/04/2017.
Tiếng Anh
[8]. Colin childs, (2004), Analyst Interpolating Surfaces in ArcGIS Spatial Analyst, https://www.esri.com/news/arcuser/0704/files/interpolating.pdf truy cập ngày 27/02/2017.
[9]. Gis resources, (2015), Types of Interpolation Methods, http://www.gisresources.com /types-interpolation-methods_3/, truy cập ngày 27/02/2017.
[11].Otto Huisman, (2009) Rolf A. de By, “Principles of Geographic Information
Systems”, 4th
Edition, ITC, The Netherlands.
[12].Noha Donia, (2011), Water quality management of lake Temsah, Egypt using geographical information system (GIS), International journal of environmental science and engineering (Ijese). Vol.2, 1-8.
[13]. P.A. Burrough, (1986), “Principles of geographical information systems for
land resources assessment”, Oxford University press.
[14].Tien-Yin Chou, (2008), “Geographic Information System: Theory and Practice”, the fourth version, Taipei: Scholars Books.