Phạm vi Phõn loại chất lượng nước
< 50 Chất lượng nước rất tốt
50 - 100 Chất lượng nước tốt
100 - 150 Chất lượng nước trung bỡnh
150 - 200 Chất lượng nước kộm
>200 Chất lượng nước rất kộm
Nguồn:(Jianhua, Peiyue, & Hui, 2011) 2.3.6. Kỹ thuật GIS
GIS bao gồm cỏc phần cơ bản: phần cứng, phần mềm, và cỏc chuỗi cú liờn quan nhằm phục vụ cho việc nhập cơ sở dữ liệu, tiến trỡnh, phõn tớch và biểu diễn cỏc số liệu khụng gian.
Hiện nay, việc ứng dụng GIS trong thực tế ngày càng được phổ biến, hỗ trợ rất lớn trong việc quản lý nhà nước, đa quy mụ, đa ngành, và đa tỷ lệ.
GIS cú những chức năng cơ bản như sau:
- Thu thập dữ liệu: dữ liệu được sử dụng trong GIS đến từ nhiều nguồn khỏc nhau, cú nhiều dạng và được lưu trữ theo nhiều cỏch khỏc nhau. GIS cung cấp cụng cụ để tớch hợp dữ liệu thành một định dạng chung để so sỏnh và phõn tớch. Nguồn dữ liệu chớnh bao gồm số húa thủ cụng/quột ảnh hang khụng, bản đồ giấy và dữ liệu số cú sẵn. Ảnh vệ tinh và GPS cũng là nguồn dữ liệu đầu vào.
- Quản lý dữ liệu: Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo cỏc lớp (layer), theo chủ đề, theo khụng gian (khu vực), theo thời gian (năm thỏng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở cỏc thư mục một cỏch hệ thống. chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện qua cỏc nội dụng sau: Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS, khụi phục dữ liệu từ CSDL, tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trỳc dữ liệu thớch hợp, thực hiện cỏc chức năng lưu trữ và khụi phục trong cỏc thiết bị lưu trữ, truy nhập và cập nhật dữ liệu, GIS cú thể tỡm kiếm đối tượng thỏa mĩn những điều kiện cho trước một cỏch dễ dàng và chớnh xỏc.
- Xử lý và phõn tớch dữ liệu: Đõy là chức năng quan trọng nhất của GIS làm cho nú khỏc với cỏc hệ thống khỏc, cung cấp cỏc chức năng như nội suy khụng gian, tạo vựng đệm, chồng lớp.
- Kết xuất dữ liệu: Chức năng xuất dữ liệu hay cũn gọi là chức năng bỏo cỏo GIS cho phộp hiển thị, trỡnh bày kết quả phõn tớch, và mụ hỡnh húa khụng gian. Cỏc dữ liệu này cú thể ở dạng bản đồ, bảng thuộc tớnh, bỏo cỏo, biểu đồ … trờn màn hỡnh mỏy tớnh hoặc trờn cỏc vật liệu truyền thống khỏc ở cỏc tỷ lệ và chất lượng khỏc nhau tựy theo yờu cầu của người dựng. Cỏc dạng dữ liệu này phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống GIS, cỏc kỹ thuật, quy trỡnh xõy dựng và cỏc chuyờn gia GIS.
Ứng dụng GIS để hỗ trợ cụng tỏc thành lập bản đồ cỏc vựng bị ảnh hưởng bởi cỏc cụng trỡnh khai thỏc nước dưới đất, nhằm phục vụ quản lớ khai thỏc nước dưới đất một cỏch bền vững.
Ứng dụng GIS trong thành lập bản đồ chất lượng nước dưới đất
Ứng dụng chương trỡnh quản lớ khai thỏc nước dưới đất được phỏt triển trờn nền ArcGis được xõy dựng với cỏc chức năng chớnh như sau:
- Cho phộp hiển thị bản đồ địa hỡnh, địa chất thủy văn và cỏc bản đồ chuyờn đề - Thống kờ và tạo bỏo cỏo tự động về hoạt động khai thỏc theo địa bàn từng phường/quận
- Phõn tớch cỏc vựng bị ảnh hưởng bởi cỏc cụng trỡnh khai thỏc nước dưới đất - Cập nhật thụng tin phục vụ cụng tỏc quản lớ khai thỏc nước dưới đất:
Hỡnh 2.2 Sơ đồ thành lập phõn vựng khai thỏc nước dưới đất
Cỏc bước cơ bản ứng dụng GIS
Thu thập và xử lớ dữ liệu
Thành lập cỏc lớp bản đồ cần thiết
Chồng cỏc lớp bản đồ
- Bước 1: Thu thập bản đồ nền, tọa độ cỏc giếng trờn địa bàn thị xĩ Phỳ Mỹ, tỉnh Bà Rịa – Vũng tàu
- Bước 2: Thành lập cỏc lớp bản đồ cần thiết: lớp bản đồ giao thụng, lớp bản đồ dõn cư, lớp bản đồ thủy hệ, lớp bản đồ thực phủ, lớp bản đồ ranh giới, lớp bản đồ độ cao, lớp bản đồ vị trớ khai thỏc NDĐ.
- Bước 3: Dựng cụng cụ ArcTool Box trong ArcGis chồng cỏc lớp bản đồ vừa thành lập.
- Bước 4: Sử dụng phương phỏp nội suy IDW, đưa ra kết quả cần thiết.
Thuật toỏn nội suy trọng số khoảng cỏch nghịch đảo (IDW)
Là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất để nội suy cỏc điểm phõn tỏn. Phương phỏp IDW xỏc định giỏ trị của cỏc điểm chưa biết bằng cỏch tớnh trung bỡnh trọng số khoảng cỏch cỏc giỏ trị của cỏc điểm đĩ biết giỏ trị trong vựng lõn cận của mỗi pixel. Những điểm càng xa điểm cần tớnh giỏ trị càng ớt ảnh hưởng đến giỏ trị tớnh toỏn, cỏc điểm càng gần thỡ trọng số càng lớn.
IDW là phương phỏp nội suy đơn giản nhất, là phương phỏp được sử dụng phổ biến nhất trong cỏc chức năng phõn tớch của GIS, phương phỏp nội suy định lượng khoảng cỏch ngược cho rằng mỗi điểm đầu vào cú những ảnh hưởng cục bộ làm rỳt ngắn khoảng cỏch. Phương phỏp này tỏc dụng vào những điểm ở gần điểm đang xột hơn so với những điểm ở xa. Số lượng cỏc điểm chi tiết, hoặc tất cả những điểm nằm trong vựng bỏn kớnh xỏc định cú thể được sử dụng để xỏc định giỏ trị đầu ra cho mỗi vị trớ.
Hỡnh 2.3. Phương thức nội suy theo trọng số khoảng cỏch nghịch đảo (IDW) Nguồn :(Mitas & Mitasova, 1999)
Phương phỏp nội suy trọng số khoảng cỏch nghịch đảo (IDW)
Trọng số của mỗi điểm được tớnh theo cụng thức sau:
1 1 1 1 1 . N n i o N n i Z d Z d (2.12) Trong đú:
Zo: giỏ trị ước tớnh của biến z tại điểm i Zi: giỏ trị mẫu tại điểm i.
d1: khoảng cỏch điểm mẫu để ước tớnh điểm.
n: hệ số xỏc định trọng lượng dựa trờn một khoảng cỏch. (Ziary & Safari, 2007)
Ưu điểm:
Sử dụng phương phỏp này, giỳp đơn giản bớt tớnh phức tạp của bản đồ dựa trờn mụ hỡnh khoảng cỏch.
Khi cú một tập hợp cỏc điểm dày đặc và phõn bố rộng khắp trờn bề mặt tớnh toỏn phương phỏp sẽ được thực hiện tối ưu.
IDW là phương phỏp nhanh chúng, đơn giản và dễ thực hiện.
Nhược điểm:
Sẽ khụng tạo ra cỏc giỏ trị ước tớnh đo bờn ngồi. Sử dụng cỏc rào cản
Ứng dụng phương phỏp nội suy IDW
Quy trỡnh thực hiện được minh họa bằng lưu đồ sau:
Hỡnh 2.4. Quy trỡnh ứng dụng GIS và phương phỏp nội suy IDW
Dữ liệu quan trắc Tọa độ điểm quan
trắc
Bản đồ nền
Xõy dựng cơ sở dữ liệu
Nội suy bằng thuật toỏn IDW
Phõn vựng chất lượng NDĐ
CHƯƠNG 3:
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
3.1. Đỏnh giỏ diễn biến chất lượng nước dưới đất tầng chứa nước Pleistocen thị xĩ Phỳ Mỹ tỉnh BR-VT năm 2017; Phỳ Mỹ tỉnh BR-VT năm 2017;
Diễn biến chất lượng nước tầng Pleistocen tỉnh BR-VT vào mựa khụ và mựa mưa năm 2017 như sau:
3.1.1. Thụng số pH
Vào mựa khụ giỏ trị pH ở cỏc giếng quan trắc dao động từ 4,3 đến 6,55. Vào mựa mưa, giỏ trị pH dao động từ 5,8 đến 7,8. Cỏc giỏ trị pH tại cỏc giếng quan trắc vào mựa khụ phần lớn thấp hơn so với giỏ trị giới hạn cho phộp của QCVN 09- MT:2015/BTNMT, cũn vào mua mưa pH tất cả tại cỏc giếng quan trắc đều giỏ trị giới hạn cho phộp của QCVN 09-MT:2015/BTNMT. Cỏc giỏ trị pH vào mựa mưa cú xu hướng ổn định hơn và cao hơn pH vào mựa khụ tại tất cả cỏc điểm quan trắc. Nguyờn nhõn cú thể là do vào mựa mưa một lượng nước lớn được bổ cập vào nguồn nước dưới đất giỳp pha lng cũng như làm trung hồ giỏ trị pH trờn tồn bộ khu vực nghiờn cứu.
Hỡnh 3.1. Biểu đồ diễn biến giỏ trị pH tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017 3.1.2. Tổng độ cứng (TH) 3.1.2. Tổng độ cứng (TH)
Một trong nhưng đặc trưng của nước dưới đất đú chớnh là độ cứng. Nguyờn nhõn là do nước dưới đất chứa hàm lượng kim loại kiềm thổ tương đối cao, phổ biến nhất trong nhất trong đú là ion Ca2+ và Mg2+. Vào mựa khụ, giỏ trị độ cứng dao động từ 0 đến 360 mg/l. Vào mựa mưa, giỏ trị độ cứng dao động từ 0 đến 234 mg/l. Độ cứng quan trắc được tại tất cả cỏc giếng quan trắc trong khu vực nghiờn cứu đều thấp hơn nhiều so với
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 pH Tờn giếng quan trắc
giỏ trị giới hạn cho phộp của QCVN 09-MT:2015/BTNMT vào cả mựa mưa và mựa khụ.
Hỡnh 3.2. Biểu đồ diễn biến giỏ trị độ cứng tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017 3.1.3. Tổng chất rắn hũa tan (TDS) 3.1.3. Tổng chất rắn hũa tan (TDS)
TDS là chỉ số đo tổng lượng chất rắn hồ tan, tổng số cỏc ion mang điện tớch bao gồm khoỏng chất, muối hoặc kim loại tồn tại trong trong nước dưới đất. Vào mựa khụ, giỏ trị TDS dao động từ 11 đến 852 mg/l . Vào mựa mưa, giỏ trị tổng chất rắn hũa tan từ 10 đến 724 mg/l. Giỏ trị thụng số TDS quan trắc được tại phần lớn cỏc giếng quan trắc trong khu vực nghiờn cứu đều thấp hơn nhiều so với giỏ trị giới hạn cho phộp của QCVN 09-MT:2015/BTNMT vào mựa mưa và mựa khụ.
Hỡnh 3.3. Biểu đồ diễn biến giỏ trị TDS tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017
0 100 200 300 400 500 600 Nồ ng đ ộ (m g/l) Tờn giếng quan trắc
Mựa khụ Mựa mưa QCVN 09-MT:2015/BTNMT
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Nồ ng đ ộ (m g/l) Tờn giếng quan trắc
3.1.4. Thụng số Sulfate (SO42-)
Ở cỏc khu vực gần biển, hàm lượng Sulfate thường khỏ cao, trong số cỏc anion chỉ đứng sau Clorua, nhưng trong nước dưới đất ở khu vực nghiờn cứu ion Sulfate lại khụng phải là ion phổ biến như ion Clorua và ion Cacbonat. Từ số liệu quan trắc tại cỏc giếng trờn địa bàn thị xĩ Phỳ Mỹ, tỉnh BR – VT cho thấy giỏ trị SO42- thấp hơn rất nhiều so với giới hạn của QCVN về nước dưới đất. Giỏ trị tại SO42- cỏc giếng vào mựa khụ dao động trong khoảng 0 ữ 90 mg/l, mựa mưa dao động trong khoảng 0 ữ 120 mg/l.
Hỡnh 3.4. Biểu đồ diễn biến giỏ trị Sulfate (SO42-) tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017
3.1.5. Thụng số Clorua (Cl-)
Clorua là một ion tồn tại phổ biến trong nước dưới đất nhưng hàm lượng cú thể từ vài mg/l đến hàng ngàn mg/l. Hàm lượng Clo trong nước biển rất lớn (khoảng 19.000 mg/l) nờn nước dưới đất cú hàm lượng Clo cao thường là cú sự xõm nhập của nước biển hoặc là cú liờn quan tới trầm tớch biển. Với ngưỡng giỏ trị tới hạn theo QCVN 09 MT:2015/BTNMT là 250 mg/l, giỏ trị Cl- của cỏc giếng quan trắc ở khu vực mựa khụ dao động từ 3 mg/l đến 512 mg/l và mựa mưa dao động từ 5 mg/l đến 376 mg/l.
Giỏ trị Cl- tại vị trớ nghiờn cứu cú khoảng biến thiờn rất thấp, tuy nhiờn vào mựa khụ xuất hiện 03 vị trớ cú giỏ trị cao vượt quy chuẩn (VT4B, QT7A, QT7B), nguyờn nhõn cú thể do ảnh hưởng của ranh mặn và thành phần đất đỏ cú nguồn gốc trầm tớch biển. Trong khi mựa mưa chỉ cú 01 vị trớ cú giỏ trị cao vượt quy chuẩn (NB4), cú thể lý
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Nồ ng đ ộ (m g/l) Tờn giếng quan trắc
giải, vào mựa mưa, lượng mưa làm tăng cỏc chất ụ nhiễm bị kộo theo từ hoạt động chụn lấp rỏc tại Khu xử lý chất thải Túc Tiờn.
Hỡnh 3.5. Biểu đồ diễn biến giỏ trị Clorua (Cl-) tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017 3.1.6. Cỏc hợp chất của Nitơ (Nitrate (NO3--N), Amoni (NH4+-N))
Cỏc hợp chất của Nitơ (Nitrate (NO3--N), Amoni (NH4+-N)) là 2 thành phần khỏc nhau của Nitơ tồn tại dưới dạng ion, trong đú cú ion NH4+-N cú thể chuyển dần sang dạng khớ amoniac (NH3) khi nước chuyển sang mụi trường bazơ. Vào mựa khụ, giỏ trị NO3--N dao động từ 0 đến 11,6 mg/l, giỏ trị NH4+-N dao động từ 0 đến 22,4 mg/l. Vào mựa mưa, giỏ trị NO3--N dao động từ 0 đến 2,36 mg/l, giỏ trị NH4+-N dao động từ 0 đến 18,4 mg/l. Từ số liệu quan trắc tại cỏc giếng khu vực thị xĩ Phỳ Mỹ cho thấy, giỏ trị cỏc hợp chất N thấp hơn so với giới hạn cho phộp của QCVN 09-MT: 2015/BTNMT, riờng tại cỏc giếng quan trắc nhiễm bẩn NB4, QT7B,VT2 cú giỏ trị cao, đặc biệt tại giếng NB4 (gần vị trớ Khu xử lý chất thải Túc Tiờn) cú giỏ trị NH4+ (18,4 mg/l) cao gấp hơn 18 lần so với QCVN 09-MT:2015/BTNMT (NH4+ = 1 mg/l), cũn tại vị trớ QT7B đõy là khu vực nằm trờn ranh mặn và ảnh hưởng của hoạt động nụng nghiệp, cỏc cụng ty sản xuất phõn bún trong khu vực dẩn đến hàm lượng NH4+-N cao, đối với vị trớ VT2 đõy là vị trớ nằm tương đối gần cỏc nhà mỏy chế biến thủy sản trong Khu cụng nghiệp Mỹ Xũn B1.
0 100 200 300 400 500 600 Nồ ng đ ộ (m g/l) Tờn giếng quan trắc
Hỡnh 3.6. Biểu đồ diễn biến giỏ trị Natrate (NO3-) tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017
Hỡnh 3.7. Biểu đồ diễn biến giỏ trị Amoni (NH4+) tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017
3.1.7. Thụng số Flo (F-)
Flo bao gồm cỏc hợp chất muối (florua) được hỡnh thành khi kết hợp khoỏng chất trong đất hoặc đỏ. Do đú tỷ lệ muối florua cú trong nước dưới đất phụ thuộc vào cấu thành đất. Vào mựa khụ giỏ trị Flo ở cỏc giếng quan trắc dao động từ 0 đến 1,11 mg/l. Vào mựa mưa, giỏ trị Flo dao động từ 0,17 đến 1,79. Giỏ trị thụng số Flo quan trắc được tại phần lớn cỏc giếng quan trắc trong khu vực nghiờn cứu đều thấp hơn so với giỏ trị giới hạn cho phộp của QCVN 09-MT:2015/BTNMT vào mựa mưa và mựa khụ.
- 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 Nồ ng đ ộ (m g/l) Tờn giếng quan trắc
Mựa khụ Mựa mưa QCVN 09-MT:2015/BTNMT
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 Nồ ng đ ộ (m g/l) Tờn giếng quan trắc
Giỏ trị F- tại vị trớ nghiờn cứu cú khoảng biến thiờn rất thấp, tuy nhiờn vào mựa khụ xuất hiện 01 vị trớ cú giỏ trị cao vượt quy chuẩn (QT7B), nguyờn nhõn cú thể do ảnh hưởng thành phần khoảng vật Fluorit-apatit trong đất đỏ. Trong khi vào mựa mưa cú 02 giỏ trị ngoại vi (QT7B, VT4A) cú thể do vào mựa mưa lượng nước mang theo cỏc chất ụ nhiễm trờn bề mặt xuống tầng nước ngầm.
Hầu như khụng cú Flo trong phần lớn giếng quan trắc vào mựa khụ. Tuy nhiờn vào mựa mưa hàm lượng Flo tại tất cả cỏc giếng quan trắc đều tăng nguyờn nhõn cú thể là do lượng nước mưa thấm qua cỏc tầng đất đĩ kộo theo hàm lượng Flo xuống tầng nước ngầm.
Hỡnh 3.8. Biểu đồ diễn biến giỏ trị Flo (F-) tầng Pleistocen TX Phỳ Mỹ năm 2017 3.1.8. Thụng số Chỡ (Pb2+) 3.1.8. Thụng số Chỡ (Pb2+)
Trong thạch quyển (lớp rắn vỏ trỏi đất sõu 16 km), chỡ cú hàm lượng 1,6.10-4% khối lượng. Như vậy, chỡ cú nguồn gốc tự nhiờn gõy ụ nhiễm mụi trường núi chung và nước tự nhiờn núi riờng khụng đỏng kể. Trong nước dưới đất người ta chỉ tỡm thấy nồng độ chỡ ở dạng vết, thụng thường dưới 5ppb. Vào mựa khụ giỏ trị Chỡ ở cỏc giếng quan trắc dao động từ 0 đến 0,042. Vào mựa mưa, giỏ trị Pb2+ dao động từ 0 đến 0,16. Giỏ trị thụng số Chỡ quan trắc được tại phần lớn cỏc giếng quan trắc trong khu vực nghiờn cứu đều thấp hơn so với giỏ trị giới hạn cho phộp của QCVN 09-MT:2015/BTNMT vào mựa mưa và mựa khụ.
Tuy nhiờn vào mựa khụ xuất hiện 03 vị trớ cú giỏ trị cao vượt quy chuẩn (NB4, 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 Nồ ng đ ộ (m g/l) Tờn giếng quan trắc
mựa mưa cú 03 vị trớ cú giỏ trị cao vượt quy chuẩn (NB4, VT6, VT4A) nguyờn nhõn cú