Hình 3 .25 Sơ đồ phân bố không gian lớp phủ mặt đất năm 2005 phân loại từ ảnh Landsat 8
Hình 3. 26 Sơ đồ phân bố không gian lớp phủ mặt đất năm 2010 phân loại từ ảnh ASTER
Năm 2015
Năm 2015, diện tích đất cây xanh là 270,51 ha chiếm 11,26 % trong cơ cấu sử dụng đất của quận, diện tích đất mặt nước là 485,5 ha chiếm 20,22 % và diện tích đất ở là 420,4 ha chiếm 17,51 % (bảng 3.1).
3.3.2. Biến động sử dụng đất quận Tây Hồ giai đoạn 1996-2017
Qua sơ đồ phân bố hiện trạng lớp phủ mặt đất một số năm và ết quả đánh giá, phân tích biến động các lớp đối tượng trong từng thời kì có thể đưa ra một số kết luận về quá trình biến động lớp phủ mặt đất trong vòng 21 năm chung cho quận Tây Hồ cho thấy sự biến động về thời gian và hơng gian như sau:
Trong vịng 21 năm (từ 1996-2017), đất cây xanh và đất mặt nước thể hiện sự biến động theo hướng giảm xuống trong hi đất ở cho thấy xu hướng tăng l n theo thời gian. Hình 3.27, 3.28 thể hiện xu hướng biến động diện tích các loại hình đất nơng nghiệp và đất phi nơng nghiệp tr n địa bàn quận Tây Hồ từ năm 1996 đến năm 2017.
Hình 3.27 cho thấy diện tích nơng nghiệp và đất xây xanh từ năm 1996 đến năm 2017 cây xanh có xu hướng giảm. Trong đó, đất nơng nghiệp đặc biệt là đất trồng lúa có xu hướng giảm mạnh và đến năm 2017 hầu như hơng cịn. Diện tích đất cây xanh giảm đều từ 23,62% xuống 7,49% với tốc độ trung bình là 0,77%/năm.
Hình 3. 27. Biến động diện tích các loại hình đất nơng nghiệp quận Tây Hồ (1996- 2017)
Hình 3.28 cho thấy diện tích các loại hình đất phi nơng nghiệp cho thấy hai xu hướng biến động chính: diện tích đất mặt nước giảm xuống cịn diện tích đất ở đơ thị lại có xu hướng tăng l n. Theo đó, đất mặt nước hầu như hông thay đổi nhiều trong giai đoạn từ năm 1996 đến 2013 nhưng giảm mạnh vào giai đoạn từ năm 2013 đến năm 2017. Tốc độ giảm trung bình là 0,67%/năm. Ngược lại, đất ở có xu hướng tăng l n nhưng các giai đoạn khác nhau lại tăng thể hiện tốc độ tăng hác nhau. Năm 1996-2005, diện tích đất ở tăng 4,28%, đến giai đoạn 2005-2013 tốc độ tăng chậm lại, chỉ tăng 0,69% trong vòng 8 năm; từ giai đoạn năm 2013 đến năm 2017 tốc độ tăng đất ở cao đạt 2.11%/năm.
Hình 3. 28. Biến động diện tích các loại hình đất phi nơng nghiệp quận Tây Hồ (1996- 2017)
Có thể thấy rằng, sự biến động của đất ở đơ thị có liên quan mật thiết với biến động diện tích đất mặt nước và diện tích đất cây xanh. Dân số tăng do hệ quả của q trình đơ thị hóa khiến cho nhu cầu về đất ở ngày càng tăng cao, tạo sức ép lên q trình sử dụng đất ở đơ thị trong khi diện tích đất có hạn. Do đó, diện tích mặt nước, diện tích cây xanh bị san lấp, ấn chiếm để chuyển sang đất ở.
Tr n địa bàn quận Tây Hồ, diện tích đất ở đơ thị có xu hướng tăng l n và tập trung xung quanh khu vực Hồ Tây thuộc địa bàn các phường Yên Phụ, Quảng An, Xuân La, Nhật Tân, Bưởi và khu vực xung quanh đường An Dương Vương. Phần diện tích mặt nước giảm xuống chủ yếu là diện tích mặt nước Hồ Tây bị lấn chiếm san lấp trở thành nhà ở và nơi inh doanh. Đất cây xanh có xu hướng tập trung ở khu vực gần các bãi bồi ven sông Hồng.
3.4. MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VỚI MỨC ĐỘ PHÚ DƢỠNG NƢỚC HỒ TÂY
3.4.1. Diện tích đất ở và TSI
Từ kết quả nghiên cứu cho thấy biến động diện tích của các loại hình sử dụng đất ở khu vực quận Tây Hồ có tác động tới sự suy giảm chất lượng nước ở Hồ Tây. Theo đó, diện tích đất ở tăng l n có tương quan thuận với hàm lượng TSI trong nước Hồ Tây giai đoạn 1996-2017.
Hình 3. 29. Tƣơng quan biến động diện tích đất ở và TSI
Hình 3.29 cho thấy sự tương quan giữa sự thay đổi diện tích đất ở tr n địa bàn quận Tây Hồ từ năm 1996 đến năm 2017 với chỉ số mức độ phú dưỡng của Hồ Tây với hệ số xác định tương đối cao R2=0,67. Trong vịng 21 năm, diện tích đất ở tăng từ 12,77% năm 1996 l n 26,21% vào năm 2017 tăng 13,44% ứng với 0,64%/năm. B n cạnh đó, diện tích đất ở tăng mạnh ở giai đoạn 1996-2005 – giai đoạn đầu thành lập quận Tây Hồ; tăng chậm ở giai đoạn 2005-2013- hu dân cư phát triển ổn định; và tăng mạnh trở lại ở giai đoạn 2013-2017 với 2.11%/năm. Sự tăng về diện tích này đều do diện tích đất trồng lúa đất trồng hoa màu và đất trống chuyển sang.
Đồng thời sự phân bố khơng gian của diện tích đất ở đơ thị qua phân tích ảnh vệ tinh cho thấy sự tập trung của diện tích dân cư chủ yếu tập trung về phía gần khu vực Hồ Tây và quanh các trục đường như Lạc Long Quận, An Dương Vương, Bưởi. Nguyên nhân chính dẫn đến sự tăng l n này là do sự gia tăng dân số cơ học do hệ quả của q trình đơ thị hóa của đơ thị hóa ở các đơ thị lớn. Hình 1.2 cho thấy sự gia tăng dân số của quận Tây Hồ giai đoạn 2000-2015. Từ 93,8 nghìn người năm 2000 tăng l n 158,5 nghìn người năm 2015 và cịn có dấu hiệu tăng l n trong những năm tới.
3.4.2. Diện tích đất cây xanh và TSI
1996-2017. Hình 3.30 cho thấy biến động diện tích đất cây xanh tương quan nghịch với TSI ở Hồ Tây với hệ số xác định tương đối cao R2=0,90. Biến động đất cây xanh ở khu vực quận Tây Hồ cho thấy sự giảm xuống từ 23,62% (năm 1996) xuống 7,49% (năm 2017) tương ứng với 16,13% tương ứng với 0,77%/năm. Trong hi đó TSI tăng từ 58 – trạng thái phú dưỡng (năm 1996) l n 78 – trạng thái siêu phú dưỡng vào năm 2017. Theo đó, có thể nói biến động diện tích cây xanh tương quan nghịch với hàm lượng TSI.
Hình 3. 30. Tƣơng quan biến động diện tích cây xanh và TSI
3.4.3. Diện tích đất mặt nước và TSI
Diện tích đất mặt nước giai đoạn 1996-2017 tr n địa bàn quận Tây Hồ cho thấy sự biến động theo chiều giảm xuống. Năm 1996 là 20,60% giảm xuống còn 6,62% năm 2017 ứng với 0,67%. Trong hi, hàm lượng TSI tăng đều qua các năm. Hình 3.31 cho thấy hàm lượng TSI trong nước Hồ Tây giai đoạn 1996-2017 tương quan tỷ lệ nghịch với diện tích mặt nước trong khu vực với hệ số xác định tương đối thấp R2=0,25. Theo đó, diện tích mặt nước giảm đi khơng ảnh hưởng nhiều tới trạng thái phú dưỡng ở Hồ Tây. Biến động không gian của đất mặt nước khu vực quận Tây Hồ giai đoạn 1996-2017 cho thấy sự giảm dần diện tích của mặt nước Hồ Tây, cụ thể là sự chuyển dịch từ đất mặt nước sang đất ở ở khu vực xung quanh hồ.
Hình 3. 31. Tƣơng quan biến động diện tích đất mặt nƣớc và TSI
Nhìn chung, đất ở có tương quan thuận với hàm lượng TSI trong nước Hồ Tây trong giai đoạn nghiên cứu với hệ số xác định R2=0,67. Trong hi đó, đất cây xanh và đất mặt nước thể hiện sự tương quan nghịch với chất hàm lượng TSI trong nước hồ giai đoạn 1996-2017 với hệ số xác định lần lượt là 0,90 và 0,25. Điều đó cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu sự biến động của các loại hình sử dụng đất với việc nghiên cứu chất lượng nước ở các hồ nội địa.
Theo phân tích dữ liệu từ các nghiên cứu trước đây cho thấy có sự biến động trong diện tích đất ở, đất cây xanh và diện tích mặt nước tr n địa bàn quận Tây Hồ (hình 3.29, 3.30, 3.31) từ năm 1996 đến năm 2017. Cụ thể, diện tích đất ở đô thị tăng và có xu hướng tập trung vào các khu vực xung quanh Hồ Tây; diện tích đất mặt nước Hồ Tây giảm xuống nhường chỗ cho đất ở; diện tích đất cây xanh tồn quận nhìn chung có xu hướng giảm và chuyển dần ra khu vực ven sông Hồng thuộc các phường Nhật Tân, Tứ Liên và Yên Phụ.
Đồng thời kết quả cũng cho thấy biến động đất ở tương quan thuận với chỉ số mức độ phú dưỡng TSI trong nước. Diện tích đất ở tăng tương ứng với TSI theo hàm số thuận, tương ứng với sự suy giảm của chất lượng nước (chuyển từ trạng thái phú dưỡng sang trạng thái si u phú dưỡng). Kết quả cũng cho thấy sự tương quan
Bên cạnh đó, ết quả thống kê [NGTK] dân số (hình 1.2) từ năm 2000-2016 cũng cho thấy dân số quận Tây Hồ gia tăng đáng ể trong giai đoạn này. Năm 2000, dân số là 93,8 nghìn người đến năm 2016 tăng l n 162,2 nghìn người ứng với 68,4 nghìn người. Dân số tăng l n nhanh chóng với tốc độ 4560 người/năm và có dấu hiệu tăng l n trong nhưng năm tới dẫn tới sự gia tăng của diện tích đất ở đặc biệt là khu vực xung quanh hồ. Điều đó đã tạo sức ép lớn lên chất lượng nước hồ thể hiện bằng chỉ số hàm lượng TSI tăng l n trong những năm gần đây hiến nước hồ chuyển sang trạng thái si u phú dưỡng. Hiện tượng cá chết hàng loạt vào tháng 06/2016 là một ví dụ điển hình về sự suy giảm chất lượng nước Hồ Tây trong những năm gần đây.
Có thể thấy, phương pháp quan trắc chất lượng nước sử dụng công nghệ viễn thám mang lại hiệu quả và độ chính xác cao, cung cấp dữ liệu thống nhất, giúp tiết kiệm về thời gian và chi phí. Tuy nhi n, cũng có những hạn chế nhất định. Dữ liệu ảnh vệ tinh phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. Do đó, có thể khơng có dữ liệu cần thiết phục vụ cho nghiên cứu đặc biệt là vào các thời điểm mưa hoặc trời nhiều mây. Th m vào đó, phương pháp này cịn há mới và vẫn còn gây nhiều tranh cãi khi áp dụng và giám sát chất lượng nước ở Việt Nam. Trong hi phương pháp quan trắc truyền thống lại gây tốn ém về thời gian, tài chính và đặc điểm quan trắc rời rạc và hơng có tính bao qt cho cả một khu vực rộng lớn. Chính vì vậy cần sử dụng tích hợp cả viễn thám và cá phương pháp quan trắc truyền thống nhằm mang lại hiệu quả cao nhất.
Nhìn chung, gia tăng dân số kéo theo sự tăng l n của diện tích đất ở đơ thị là vấn đề tất yếu của q trình đơ thị hóa do đó để nâng cao chất lượng nước Hồ Tây trong thời gian tới cần có những chính sách và biện pháp cụ thể nhằm tăng diện tích đất mặt nước và diện tích đất cây xanh tr n địa bàn quận đặc biệt là khu vực xung quanh hồ.
KẾT LUẬN
Luận văn sử dụng 13 ảnh vệ tinh Landsat Surface Reflectance Level 2 trong đó bao gồm: ảnh Landsat 5 TM và ảnh Landsat 8 OLI từ 1996-2017 kết hợp với kết quả của 2 đợt khảo sát thực địa tại Hồ Tây vào ngày 01/06/2016, 27/09/2016 và một đợt khảo sát vào ngày 03/09/2017 để tính tốn hàm lượng TSI trong nước hồ. Bên cạnh đó học vi n cũng tiến hành nghiên cứu phân tích biến động trong hoạt động sử dụng đất tr n địa bàn quận Tây Hồ nhằm tìm ra mối tương quan giữa biến động hàm lượng TSI trong nước Hồ Tây và biến động hoạt động sử dụng đất khu vực lân cận, từ đó đánh giá sự ảnh ảnh hưởng của q trình đơ thị hóa đến chất lượng mơi trường nước. Kết quả nghiên cứu đạt được như sau:
- Độ thấu quang của nước đo được tại các đợt khảo sát có thể tính tốn bằng tỷ số phổ phản xạ kênh xanh lục và nh đỏ (kênh 2 và kênh 3 của ảnh Landsant 5 TM; giữa kênh 3 và kênh 4 của ảnh Landsat 8 OLI) với hàm số mũ (ex) lần lượt là SD = 241,15e-1,23*(b2/b3) và SD = 98,76e-0,5*(b3/b4).
- TSI tính được từ kết quả độ thấu quang của nước cho thấy giai đoạn 1996- 2010 nước Hồ Tây luôn ở trong trạng thái phú dưỡng với TSI năm trong hoảng từ 56-70. Đến năm 2010 bắt đầu xuất hiện hiện tượng si u phú dưỡng và sang năm 2015, TSI tăng cao có nơi đạt >70 (khu vực nhà thuyền gần đến Quán Thánh) cho thấy nước hồ ở vào tình trạng siêu phú dưỡng, chất lượng nước suy giảm nghiêm trọng. TSI thể hiện sự biến động theo thời gian và hông gian: TSI tăng từ năm 1996 đến 2017, mùa hơ có hàm lượng TSI cao hơn so với mùa mưa; TSI biến động từ ven bờ ra giữa hồ và từ khu vực công vi n nước đến đường Thanh Niên.
- Hàm lượng TSI trong nước Hồ Tây năm qua biến động tỷ lệ thuận với diện tích đất ở và tỷ lệ nghịch với diện tích đất mặt nước và đất cây xanh của khu vực lân cận Hồ Tây (quận Tây Hồ) với các hệ số xác định lần lượt là 0,67; 0,25 và 0,90. Từ đó có thể thấy q trình đơ thị hóa của khu vực lân cận thể hiện qua sự gia tăng diện tích đất ở, suy giảm diện tích đất cây xanh tác động đến mức độ phú dưỡng của nước ở Hồ Tây.
- Sử dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu chất lượng nước mang lại giá trị khoa học cao đồng thời cũng mang giá trị về mặt kinh tế. Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ viễn thám vào thực tế quan trắc và giám sát chất lượng nước trong mối tương quan với biến động sử dụng đất ở Việt Nam vẫn còn khá mới và gặp nhiều hó hăn trong việc ứng dụng vào thực tế. Do đó, cần đẩy mạnh các công tác nghiên cứu đồng thời kết hợp chặt chẽ giữa các nhà nghiên cứu và các nhà quản lý để xây dựng những quy trình giám sát cụ thể có chất lượng áp dụng vào từng khu vực cụ thể mang lại hiệu quả cao nhất.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Anh
[1] Albright TP, Ode DJ, "Monitoring the dynamics of an invasive emergent macrophyte community using operational remote sensing data". Hydrobiologia,
661. p: 469-474 (2011).
[2] Allan M.G., Hamilton D.P, Hicks B.J., Brabyn L., "Landsat remote sensing of chlorophyll a concentrations in central north island lakes of New Zealand". Int. J. Remote Sens, 32. p: 2037–2055 (2011).
[3] Allee R., Johnson J., "Use of satellite imagery to estimate surface chlorophyll a and Secchi disc depth of Bull Shoals Reservoir, Arkansas, USA". Int. J. Remote Sens,
20. p: 1057–1072 (1999).
[4] Alparslan E., Coskun H.G., Alganci U., "Water quality determination of Kỹỗỹkỗekmece Lake, Turkey by using multispectral satellite data". Sci. World J, 9. p: 1215–1229 (2009).
[5] Álvarez-Robles J.A., Zarazaga-Soria F.J., Ángel M., Latre R.B., Muro-Medrano P.R., "Water quality monitoring based on sediment distribution using satellite imagery". In Proceedings of the 9th AGILE Conference on Geographic Information
Science, Visegrad, Hungary, p: 144–150 (2006).
[6] Barsi J.A., Lee K., Kvaran G., Markham B.L., Pedelty J.A., "The Spectral Response of the Landsat-8 Operational Land Imager". Remote Sens, 6. p: 10232-
10251 (2014).
[7] Basnyat P., Teeter L.D., Flynn K.M., Lockaby B.G., "Relationships between landscape characteristics and nonpoint source pollution inputs to Coastal Estuaries". Environmental Management 23. p: 539 - 549 (1999).
[8] Braga C.Z.F., Setzer A.W., de Lacerda L.D., "Water quality assessment with simultaneous Landsat-5 TM data at Guanabara bay, Rio de Janeiro, Brazil". Remote
Sens. Environment, 45. p: 95–106 (1993).
[9] Brezonik P, Menken KD, Bauer M., "Landsat-based remote sensing of lake water quality characteristics, including chlorophyll and colored dissolved organic matter (CDOM)". Lake Reserv. Manage, 21. p: 373-382 (2005).
[10] C. D. Mobley., "Estimation of the remote-sensing reflectance from abovesurface measurements". Appl. Opt, 38. p: 7442–7455 (1999).
[11] Carder K.L., Chen F.R., Cannizzaro J.P., Campbell J.W., Mitchell B.G., "Performance of the MODIS semi-analytical ocean color algorithm for chlorophyll- a". Adv. Space Res, 33. p: 1152–1159 (2004).
[12] Carlson R.E., Simpson J., "A Coordinator’s uide to Volunteer Lake Monitoring Methods". North American Lake Management Society, Madison, WI, p: (1996). [13] CLEAR water Council, A Community-Based Water quality management Plan for
Carter lake watershed. 2008.
[14] Cox R.M., Jr., R.D. Forsythe, G.E. Vaughan, L.L. Olmsted, "Assessing water quality in Catawba River reservoirs using Landsat Thematic Mapper satellite data".
Lake Reserv. Manage, 14. p: 405–416 (1998).
[15] Dekker A., "Detection of the optical water quality parameters for eutrophic waters