Luận văn Ứng dụng công nghệ viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trạng chất lượng nước hạ lưu sông Đáy giai đoạn 2017-2018

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHꢀ VIỄN THÁM TRONG THÀNH

LẬP BꢁN Đꢂ HIꢀN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC HẠ

LƯU SÔNG ĐÁY GIAI ĐOẠN 2017 – 2018

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

ĐẶNG NGUYꢀT ANH

HÀ NỘI, NĂM 2018

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHꢀ VIỄN THÁM TRONG THÀNH

LẬP BꢁN Đꢂ HIꢀN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC HẠ

LƯU SÔNG ĐÁY GIAI ĐOẠN 2017 – 2018

ĐẶNG NGUYꢀT ANH

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ: 8440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. TRỊNH LÊ HÙNG

2. PGS.TS. LÊ THỊ TRINH

HÀ NỘI, NĂM 2018

i

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: PGS.TS. Trịnh Lê Hùng

Cán bộ hướng dẫn phụ: PGS.TS. Lê Thị Trinh

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Văn Nam

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. Lưu Thế Anh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 01 tháng 10 năm 2018

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Kết quả nghiên cứu của luận văn là những đóng góp riêng dựa trên số

liệu thu thập, những kết quả nghiên cứu kế thừa các công trình khoa học khác

đều được trích dẫn theo đúng quy định.

Nếu luận văn có sự sao chép từ các công trình khoa học khác, tác giả

xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Học viên

Đặng Nguyệt Anh

iii

LỜI CꢁM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp

đỡ của nhiều cá nhân và cơ quan đơn vị. Nay luận văn đã hoàn thành, tôi xin

bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc tới:

PGS.TS. Trịnh Lê Hùng, người đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều

kiện thuận lợi, cùng những ý kiến đóng góp sâu sắc nhất để tôi hoàn thành

luận văn tốt nghiệp này.

Tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn trân trọng tới PGS.TS. Lê Thị Trinh đã tận

tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ của đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi

trường “Nghiên cứu đặc điểm phân bố, lịch sử tích lũy môt số kim loại nặng,

hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong trầm tích và đánh giá rủi ro môi trường

khu vực hạ lưu sông Đáy”, mã số TNMT 2017.04.09 cho các nội dung nghiên

cứu thực nghiêm của luận văn.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong Khoa Môi trường,

Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội… đã nhiệt tình giúp đỡ tôi

trong quá trình hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn TS. Trịnh Thị Thắm

giảng viên khoa Môi trường, nhóm các bạn sinh viên Phạm Thị Linh Chi,

Nguyễn Thị Như Quỳnh, Nguyễn Thu Thảo, lớp ĐH4QM về sự hỗ trợ trong

quá trình thực nghiệm.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, cán bộ, đồng

nghiệp và bạn bè đã tạo điều kiện tốt nhất về mọi mặt cho tôi trong suốt quá

trình thực hiện đề tài.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện luận văn một cách hoàn chỉnh

nhất, song do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi

những thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy, Cô để

luận văn được hoàn thiện hơn.

iv

Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Học viên

Đặng Nguyệt Anh

v

MỤC LỤC

L ỜI CAM ĐOAN .................................................................................. ii

L Ờ I C ꢁM ƠN ...................................................................................... iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................Error! Bookmark not defined.

DANH M Ụ C CH Ữ VI Ế T T Ắ T ............................................................vii

DANH M Ụ C CÁC B ꢁ NG BI Ể U........................................................ viii

DANH M Ụ C HÌNH V Ẽ, Đꢂ TH Ị .........................................................ix

M Ở ĐẦ U ................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của luận văn ........................................................................ 1

2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 2

3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 2

CHƯƠNG 1 : T Ổ NG QUAN Vꢃ VẤN Đꢃ NGHIÊN CỨU ...................4

1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .......................................................... 4

1.2. Tổng quan về công nghệ viễn thá m ...................................................... 18

1.2.1. Công nghệ viễn thá m ...................................................................... 18

1.2.2. Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu chất

lượng nướ c ................................................................................................ 20

1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................... 26

1.4. Đặc điểm tư liệu ảnh vệ tinh Sentinel – 2............................................. 41

1.5. Tổng kết chương 1 ................................................................................ 43

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢ NG, PH ẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN C Ứ U .....................................................................................45

2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ............................................................ 45

2.2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 45

2.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệ u ..................................... 46

2.2.2. Phương pháp điều tra và khảo sát thực đị a ..................................... 48

2.2.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích chất lượng nước ..................... 48

2.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng thông số chất lượng nước từ dữ

liệu viễn thám ............................................................................................ 54

vi

2.3. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh Sentinel -2 phục vụ xác định hàm lượng

TS S ............................................................................................................... 58

2.3.1. Tiền xử lý ản h ................................................................................. 58

2.3.2. Xác định phổ phản xạ bề mặt ......................................................... 59

2.3.3. Xác định hàm hồi quy thể hiện mối quan hệ giữa phổ phản xạ mặt

nước và hàm lượng TSS ........................................................................... 62

2.4. Tổng kết chương 2 ................................................................................ 62

CHƯƠNG 3 : K Ế T QU ꢁ VÀ TH ꢁ O LU Ậ N ........................................63

3.1. Đặc điểm tư liệu sử dụng trong nghiên cứu .......................................... 63

3.1.1. Tư liệu viễn thá m ............................................................................ 63

3.1.2. Số liệu quan trắc ............................................................................. 67

3.2. Xây dựng hàm quan hệ giữa chất lượng nước và phổ phản xạ ảnh vệ

tinh Sentinel-2 .............................................................................................. 70

3.3. T hành lập bản đồ hiện trạng chất lượng nước khu vực hạ lưu sông Đáy

giai đoạn 2017 – 2018 từ dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel -2 A .......................... 75

3.4. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước khu vực hạ lưu sông Đáy giai

đoạn 2017 – 201 8 ......................................................................................... 79

3.4.1. Đánh giá chất lượng nước khu vực hạ lưu sông Đáy theo kết quả

quan trắc thực tế ........................................................................................ 79

3.4.2. Theo bản đồ hiện trạng chiết xuất từ ảnh viễn thám ...................... 83

3.4.3. So sánh kết quả giữa hai phương phá p ........................................... 84

3.6. Tổng kết chương 3 ................................................................................ 86

K Ế T LU Ậ N VÀ KI Ế N NGH Ị ..............................................................87

TÀI LI ꢀ U THAM KH ꢁ O....................................................................89

PHỤ LỤC...................................................Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 1: CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH TỔ HỢP MÀU ẢNH VỆ TINH

......................................................................Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 2: CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ .....Error!

Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 3: HÌNH ẢNH THU THẬP....... Error! Bookmark not defined.

vii

viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

: Hệ thống thông tin địa lý

: Chỉ số chất lượng nước mặt

: Hệ thống định vị toàn cầu

GIS

WQI

GPS

NSMI : Chỉ số chất rắn lơ lửng

: Nhu cầu oxy hóa học

BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

DO

: Oxy hòa tan

TSS

: Tổng chất rắn lơ lửng

BVTV : Bảo vệ thực vật

RS

: Viễn thám

: Lưu vực sông

: Khí quyển

LVS

KQ

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN : Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia Việt Nam

ix

DANH MỤC CÁC BꢁNG BIỂU

Bảng 1.1: Các bộ cảm viễn thám sử dụng phổ biến trong đánh giá chất

lượng nướ c ...................................................................................................... 22

Bảng 1.2: Đặc điểm một số bộ cảm siêu phổ sử dụng trong đánh giá chất

lượng nước [8]................................................................................................. 24

Bảng 1.3 : Đặc điểm các kênh phổ ảnh vệ tinh Sentinel -2A ........................... 42

Bảng 2.1 : Phương pháp bảo quản mẫu ........................................................... 49

Bảng 2.2 : Các phương pháp đo nhanh tạ i hi ện trườ ng ................................... 50

Bảng 2.3 : Các phương pháp pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ............ 50

Bảng 2.4: Vị trí lấy mẫu và ký hiệu mẫu ........................................................ 52

Bảng 3.1: Bảng kết quả phân tích chất lượng nước tại các điểm lấy mẫu tại

sông Đáy (ngày 09/04/2018)........................................................................... 68

Bảng 3.2: G iá trị phản xạ phổ tại kênh ảnh tại các vị trí tương ứng ............... 70

Bảng 3.3: Kết quả xác định hàm hồi quy giữa phản xạ phổ kênh 2, 3, 4, 8 ảnh

vệ tinh Sentinel -2A và hàm lượng các thông số chất lượng nướ c .................. 73

Bảng 3.4: So sánh kết quả xác định hàm lượng TSS từ ảnh vệ tinh Sentinel -2

ngày 09/4/2018 ................................................................................................ 75

x

DANH MỤC HÌNH VẼ, Đꢂ THỊ

Hình 1.1 : Sơ đồ khu vực nghiên cứu ................................................................ 4

Hình 1.2: Biểu đồ diễn biến hàm lượng COD trên sông Đáy năm 2014 [6] .. 16

Hình 1.3: Biểu đồ diễn biến hàm lượng BOD₅trên sông Đáy năm 2014 [6]. 17

+

Hình 1.4: Biểu đồ diễn biến hàm lượng NH₄-N trên sông Đáy năm 2014 [6] 17

Hình 1.5 : Quan hệ giữa thông số độ đục và phổ phản xạ chiết suất từ tư liệu

viễn thám [8] ................................................................................................... 27

Hình 1.6 : Vị trí các điểm lấy mẫu chất lượng nước trong nghiên cứu của

Weipi He [16].................................................................................................. 28

Hình 1.7 : Kết quả xác định phân bố hàm lượng NO₃-N và NH₃-N từ tư liệu

viễn thám [12] ................................................................................................. 28

Hình 1.8: Kết quả xác định hàm lượng chất lơ lửng (SPM) vùng Girond e

(Pháp) trên ảnh SPOT HRV và Landsat ETM+ [14]...................................... 29

Hình 1.9 : Phân bố hàm lượng SPM khu vực German Bight từ ảnh SPOT .... 30

Hình 1.10 : Bản đồ phân bố độ đục của nước khu vực sông Gomti Lucknow từ

ảnh vệ tinh QuickBird [22] ............................................................................. 32

Hình 1.11 : Kết quả xác định hàm lượng chất lơ lửng (SS) trong nước mặt hồ

Buyukcekmece (Thổ Nhĩ Kỳ) từ tư liệu ảnh vệ tinh IKONOS [23]............... 33

Hình 1.12: Bản đồ phân bố hàm lượng Chl -a trung bình vùng biển Việt Nam

vào tháng 5 năm 2008 và 2011 [24]................................................................ 35

Hình 1.13 Bản đồ hiện trạng phân bố hàm lượng SPM khu vực ven bờ sông

Hồng (ngày 25 tháng 9 năm 2014)[24]........................................................... 35

Hình 1.14: Bản đồ phân bố các trạm quan trắc chất lượng nước khu vực

Quảng Ninh – Hải Phòng [25] ........................................................................ 36

Hình 1.15: Bản đồ phân bố hàm lượng chất lơ lửng trong nước mặt hồ Trị An

trong nghiên cứu của Trịnh Lê Hùng [2 6 ]...................................................... 37

Hình 1.16: Kết quả đánh giá phân bố hàm lượng chất rắn lơ lửng sông Đáy

vào tháng 3(a), tháng 5(b), tháng 7(c), tháng 9(d) và tháng 11(e) năm 201 5 . 40

Hình 1.17 : Cấu hình quỹ đạo 2 vệ tinh cùa Sentinel -2 ................................... 42

Hình 2.1 : Lược đồ thành lập bản đồ chất lượng nước sông Đá y .................... 46

Hình 2.2 : Giao diện website tải ảnh vệ tinh Sentinel 2 ................................... 48

Hình 2.3 : Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Đáy ................................................. 51

Hình 2.4 : Ví dụ về nắn ảnh bꢀng điểm khống chế .......................................... 59

xi

Hình 2.5 : Ví dụ về các ”đối tượng tối” trên ảnh vệ tinh Landsat (nguồn

gisapmaps.com)............................................................................................... 60

Hình 2.6 : So sánh phổ phản xạ của thực vật trước và sau khi hiệu chỉnh KQ .... 61

Hình 2.7 : So sánh phổ phản xạ của nước trước và sau khi hiệu chỉnh K Q . 61

Hình 2.8 : So sánh phổ phản xạ của đất trước và sau khi hiệu chỉnh KQ .. 61

Hình 3.1a : Ảnh vệ tinh Sentinel 2 khu vực sông Đáy ngày 20/12/2017 (cảnh

ảnh 1)............................................................................................................... 64

Hình 3.1b : Ảnh vệ tinh Sentinel 2 khu vực sông Đáy ngày 20/12/2017 (cảnh

ảnh 2)............................................................................................................... 64

Hình 3.1c : Ảnh vệ tinh Sentinel 2 khu vực sông Đáy ngày 20/12/2017 (sau

khi khớp ảnh)................................................................................................... 65

Hình 3.1d : Ảnh vệ tinh Sentinel 2 khu vực sông Đáy ngày 09/4/2018 (cảnh

ảnh 1)............................................................................................................... 65

Hình 3.1e : Ảnh vệ tinh Sentinel 2 khu vực sông Đáy ngày 09/4/2018 (cảnh

ảnh 2)............................................................................................................... 66

Hình 3.1f : Ảnh vệ tinh Sentinel 2 khu vực sông Đáy ngày 09/4/2018 (sau khi

khớp ảnh)......................................................................................................... 66

Hình 3.1 : Giao diện phần mềm Erdas Imagine 2014 ...................................... 67

Hình 3.2 : Giá trị phản xạ phổ (dạng số nguyên, chưa chia cho 10000) tại 4

kênh ảnh vệ tinh Sentinel -2A (kênh 2, 3, 4 và 8) tại từng vị trí lấy mẫu ........ 70

Hình 3.3 : Công cụ hồi quy (regression) trong tool Data Analysis của phần

mềm Microsoft Excel 201 3 ............................................................................. 72

Hình 3.4 : Kết quả hồi quy bội tuyến tính nhꢀm xác định hàm lượng TSS ..... 73

Hình 3.5 : Công cụ mô hình hóa (Modeler) trong phần mềm ERDAS Imagine

201 4 ................................................................................................................. 76

Hình 3.6 : Kết quả đánh giá phân bố hàm lượng TSS xác định từ ảnh vệ tinh

Sentinel -2 ngày 20/12/2017 ............................................................................ 77

Hình 3.7 : Kết quả đánh giá phân bố hàm lượng TSS xác định từ ảnh vệ tinh

Sentinel -2 ngày 09/4/2018 .............................................................................. 78

Hình 3.8 : So sánh giá trị TSS hạ lưu sông Đáy từ hai phương phá p .............. 84

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận văn

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy là một trong những lưu vực sông lớn của

Việt Nam, có vị trí địa lý đặc biệt, giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh

tế xã hội vùng đồng bꢀng sông Hồng. Sông Đáy là sông chính của lưu vực

sông Nhuệ - Đáy ở phía tây nam vùng châu thổ sông Hồng và là một trong

những con sông dài nhất ở miền Bắc nước ta. Với chiều dài khoảng 237 km,

sông Đáy chảy qua các tỉnh và thành phố Hà Nội, Hà Nam, Nam Định và

Ninh Bình. Đây là vùng lãnh thổ có điều kiện tự nhiên, môi trường phong phú

đa dạng, có vị trí địa lý đặc biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế

– xã hội. Tuy nhiên, sông Đáy hiện nay đang đứng trước nhiều nguy cơ và

thách thức, nổi bật trong số đó là vấn đề chất lượng môi trường nước của con

sông huyết mạch trong lưu vực.

Trong những năm gần đây, tài nguyên nước trên sông Đáy đã thay đổi

rất rõ rệt cả về chất và lượng nước, điều này ảnh hưởng xấu đến tình hình

kinh tế - xã hội và môi trường sống trong khu vực mà con sông này đi qua.

Lưu vực sông Đáy đang chịu tác động mạnh mꢁ của các hoạt động kinh tế –

xã hội nhất là của các khu công nghiệp, làng nghề, khu khai thác và chế biến.

Trong khi đó, nguồn nước từ hệ thống sông này vẫn đang được sử dụng để

cung cấp ngược lại cho các hoạt động sản xuất công – nông nghiệp. Vì vậy,

trước những yêu cầu phát triển bền vững kinh tế - xã hội, yêu cầu cấp thiết đặt

ra là nghiên cứu đánh giá hiện trạng, dự báo xu thế diễn biến môi trường chất

lượng nước hạ lưu sông Đáy để làm cơ sở dữ liệu cho việc bảo vệ, xử lý và

quản lý nguồn nước nhꢀm đảm bảo cung cấp nguồn nước sạch phục vụ cho

dân sinh.

Có rất nhiều giải pháp nhꢀm cải thiện chất lượng nước sông đã được

đưa ra như: ban hành các văn bản pháp luật kèm theo các chế tài hợp lý, thành

2

lập các Ủy ban Bảo vệ Môi trường Lưu vực sông, áp dụng các công cụ kinh tế

như thu phí nước thải, lập quỹ Bảo vệ Môi trường, xây dựng các chương trình

quan trắc, giám sát môi trường lưu vực sông…Tuy nhiên, các giải pháp hiện

nay vẫn chưa đạt được hiệu quả như mong đợi. Ô nhiễm nước tại lưu vực

sông Đáy vẫn đang là vấn đề nan giải đối với các nhà quản lý và ngày càng

nhức nhối đối với cộng đồng.

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ viễn thám

đã được sử dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả quan trọng trong nghiên cứu,

đánh giá chất lượng nước mặt. Các phương pháp đánh giá chất lượng nước

mặt truyền thống dựa trên kết quả phân tích mẫu nước chỉ thể hiện chất lượng

nước cục bộ xung quanh điểm đo và trên thực tế không thể tiến hành lấy mẫu

dày đặc ở một khu vực rộng lớn do tốn kꢂm về thời gian và chi phí. Phương

pháp sử dụng công nghệ viễn thám với các ưu điểm nổi bật như diện tích phủ

trùm rộng, thời gian cập nhật ngắn đang trở thành một công cụ hiệu quả trong

nghiên cứu chất lượng nước mặt, đặc biệt đối với các khu vực rộng lớn như

lưu vực sông.

Trên cơ sở đó, đề tài “Ứng dụng công nghꢀ viễn thám trong thꢁnh lꢂp

bꢃn đꢄ hiꢀn trꢅng chất lượng nước hꢅ lưu sông Đáy giai đoꢅn 2017 –

2018” được thực hiện là xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, nhꢀm góp thêm một

hướng ứng dụng công nghệ mới phuc vụ quản lý chất lượng môi trường nước.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Thành lập được bản đồ hiện trạng chất lượng nước và đánh giá được

chất lượng nước khu vực hạ lưu sông Đáy giai đoạn 2017-2018 bꢀng công

nghệ viễn thám.

3. Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu trên, trong luận văn tiến hành nghiên cứu các nội

dung sau:

3

(1) Xây dựng hàm quan hꢀ giữa chất lượng nưꢁc và phꢂ phꢃn xạ ꢃnh vꢀ tinh

- Thu thập số liệu nguồn thải chính phát sinh vào hạ lưu Sông Đáy giai

đoạn 2017 – 2018

- Lấy mẫu và phân tích chất lượng nước hạ lưu sông Đáy tại 37 điểm

- Thu thập dữ liệu ảnh viễn thám quang học Sentinel 2 khu vực hạ lưu

sông Đáy giai đoạn 2017 – 2018;

- Xác định phản xạ phổ mặt nước từ ảnh vệ tinh Sentinel 2 và xây dựng

hàm hồi quy thể hiện mối quan hệ giữa phổ phản xạ với hàm lượng các thông

số chất lượng nước;

(2) Thành lꢄp bꢃn đꢅ hiꢀn trạng chất lượng nưꢁc khu vực hạ lưu sông Đáy

giai đoạn 2017 – 2018 tꢆ dữ liꢀu ꢃnh vꢀ tinh

- Thành lập bản đồ phân bố hàm lượng các thông số chất lượng nước

khu vực hạ lưu sông Đáy giai đoạn 2017 – 2018;

- Đánh giá độ chính xác kết quả xác định hàm lượng các thông số chất

lượng nước từ dữ liệu ảnh viễn thám.

(3) Đánh giá hiꢀn trạng chất lượng nưꢁc khu vực hạ lưu sông Đáy giai đoạn

2017 – 2018

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Vꢃ VẤN Đꢃ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực hạ lưu sông Đáy

a. Điều kiꢀn tự nhiên [1]

Sông Đáy là một trong những con sông dài ở miền Bắc Việt Nam, nó là

con sông chính của lưu vực sông Nhuệ - Đáy ở phía tây nam vùng châu thổ

sông Hồng. Sông Đáy chảy qua các tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam, Ninh Bình

và Nam Định với dòng sông chảy gần song song bên hữu ngạn hạ lưu sông

Hồng. Trong lưu vực sông Đáy có nhiều sông khác như sông Tích, sông

Nhuệ, sông Bùi, sông Bôi, sông Lạng, sông Hoàng Long, sông Sắt, sông Vạc,

sông Nam Định, liên quan đến nhau nên đã được quy hoạch thủy lợi chung

vào hệ thống sông Đáy.

Hình 1.1: Sơ đꢄ khu vực nghiên cứu

5

- Đặc điểm khí hꢄu

Do nꢀm trong khu vực Bắc Bộ nên có nền khí hậu mang đầy đủ những

thuộc tính cơ bản của khí hậu miền Bắc Việt Nam đó là nhiệt đới gió mùa

nóng ẩm, mùa đông khá lạnh và ít mưa, mùa hè nắng nóng nhiều mưa tạo nên

bởi tác động qua lại của các yếu tố: bức xạ mặt trời, địa hình, các khối không

khí luân phiên khống chế.

+ Chế độ nắng: Khu vực nghiên cứu nꢀm trong miền khí hậu nhiệt đới

gió mùa, với lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 105 - 120

kcal/cm²và có số giờ nắng thuộc loại trung bình, đạt khoảng 1600 - 1750

giờ/năm, trong đó tháng 7 có số giờ nắng nhiều nhất đạt 200 - 230 giờ/tháng

và tháng 2, 3 có số giờ nắng ít nhất khoảng 25 - 45 giờ/tháng. Chế độ nắng

cũng giống như chế độ nhiệt, nó ảnh hưởng đến tốc độ và dạng phân hủy các

hợp chất hữu cơ và nồng độ oxy hòa tan trong nước.

+ Chế độ nhiꢀt: Chế độ nhiệt phân hóa rõ rệt theo đai cao trong khu

vực nghiên cứu. Nhiệt độ trung bình năm ở vùng thấp đạt từ 27 - 30⁰C, ở

vùng đồi núi phía Tây và Tây Bắc nhiệt độ trung bình năm xấp xỉ 24⁰C. Mùa

đông nhiệt độ trung bình ở vùng cao giảm xuống còn 16 - 19⁰C, mùa hè trung

bình khoảng 22⁰C; còn ở vùng thấp mùa đông nhiệt độ trung bình 18 - 20⁰C,

mùa hè từ 27 - 30⁰C. Trong trường hợp cực đoan, nhiệt độ tối cao có thể lên

tới 40⁰C, và nhiệt độ tối thấp có thể xuống tới dưới 0⁰C.Chế độ nhiệt của

nước phụ thuộc vào chế độ nhiệt của không khí đã ảnh hưởng đến các quá

trình hóa lý xảy ra trong nước, nó ảnh hưởng đến đời sống các vi sinh vật và

vi khuẩn sống trong nước.

+ Chế độ mưa ẩm: Do địa hình khu vực nghiên cứu đa dạng và phức

tạp nên lượng mưa cũng biến đổi không đều theo không gian. Phần hữu ngạn

của lưu vực có mưa khá lớn (P > 1800 mm), nhất là vùng đồi núi phía Tây (P

> 2000 mm). Phần tả ngạn lưu vực, lượng mưa tương đối nhỏ (P = 1500 -

6

1800 mm), nhỏ nhất ở thượng nguồn sông Đáy, sông Nhuệ (P = 1500 mm), và

lại tăng dần ra phía biển (P = 1800 - 2000 mm).

Mùa mưa kꢂo dài từ tháng 5 đến tháng 10 với tổng lượng mưa chiếm

tới xấp xỉ 83% tổng lượng mưa năm, lượng mưa trung bình năm đạt từ 1200 –

1800 mm với số ngày mưa vào khoảng 60-70 ngày. Lượng mưa các tháng

mùa khô đều dưới 100 mm/tháng, trong đó tháng 12 – tháng 3 dưới 50

mm/tháng. Trong thời kỳ này, dòng chảy nhỏ, chủ yếu phụ thuộc vào thời

gian mở cống Liên Mạc.

+ Chế độ gió: Mùa đông gió có hướng thịnh hành là Đông Bắc, tần

suất đạt 60 - 70%. Một số nơi do ảnh hưởng của địa hình, hướng gió đổi thành

Tây Bắc và Bắc, tần suất đạt 25 - 40%. Mùa hè các tháng 5 – tháng 7 có

hướng gió ổn định, thịnh hành là Đông và Đông Nam, tần suất đạt 60 - 70%.

Tháng VIII hướng gió phân tán, hướng thịnh hành nhất cũng chỉ đạt tần suất

20 - 25%. Các tháng chuyển tiếp hướng gió không ổn định, tần suất mỗi

hướng thay đổi trung bình từ 10 - 15%.

- Mạng lưꢁi thủy văn

Sông Đáy nguyên là một phân lưu lớn đầu tiên của sông Hồng, bắt đầu

từ cửa Hát Môn chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam. Nhưng đến năm

1937, sau khi xây dựng xong đập Đáy thì nước sông Hồng không thường

xuyên đổ vào sông Đáy qua cửa đập Đáy trừ những năm phân lũ, vì vậy phần

đầu nguồn sông (từ 0 km đến Ba Thá dài 71 km) sông Đáy coi như đoạn sông

chết. Hiện tượng bồi lắng và nhân dân lấn đất canh tác cản trở việc thoát lũ

mùa mưa. Lượng nước để nuôi sông Đáy chủ yếu là do các sông nhánh, quan

trọng nhất là sông Tích, sông Bôi, sông Đào Nam Định, sông Nhuệ. Sông

chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam.

Hiện nay, sông Đáy đã bị xâm nhập mặn ở vùng hạ du. Phần thượng và

trung lưu cũng đã bị ô nhiễm do nguồn thải ở vùng dân cư tập trung, khu công

7

nghiệp của các tỉnh Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình và Hà Nội, đặc biệt là

úng, lụt ở vùng trũng Nam Định, Ninh Bình gây ô nhiễm môi trường nói

chung và môi trường nước nói riêng.

- Chế độ thủy văn

Cũng như mưa, dòng chảy phân bố trên lưu vực cũng không đều, dòng

chảy lớn nhất là ở núi Ba Vì, phần hữu ngạn lưu vực có dòng chảy lớn hơn.

Dòng chảy mùa lũ từ tháng 6 – tháng 10 cũng chiếm 70 - 80% lượng dòng

chảy năm, tháng 9 là tháng có dòng chảy trung bình tháng lớn nhất chiếm

khoảng 20 - 30% lượng dòng chảy năm và lũ lớn nhất năm của sông Đáy

cũng thường xảy ra vào tháng 9.

Do độ dốc lòng sông và cường độ mưa lớn ở vùng thượng lưu vực nên

lũ ở các sông suối vừa và nhỏ lên xuống rất nhanh với cường suất lũ lên lớn

nhất có thể tới 2 m/h (tại trạm Hưng Thi 2,28 m/h). Thời gian kꢂo dài một

trận lũ chỉ từ 1 - 3 ngày.

Sông Đáy có vị trí rất quan trọng, trước đây nó vừa là đường thoát nước

chính của sông Hồng, vừa là đường tiêu lũ của bản thân LVS Đáy. Trên dòng

chính sông Đáy ở trung và hạ lưu có các chi lưu là sông Nhuệ, sông Châu,

sông Đào. Chế độ dòng chảy sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các

yếu tố mặt đệm trong lưu vực, các yếu tố khí hậu (trước hết là mưa) chế độ

nhiệt, chế độ thủy triều vịnh Bắc Bộ, mà còn phụ thuộc vào chế độ nước và hệ

thống kênh tưới – tiêu và đặc biệt là chế độ thủy văn của sông Hồng (chủ yếu

thông qua sông Đào nhận nước sông Hồng tại Nam Định và sông Nhuệ nhận

nước sông Hồng qua cống Liên Mạc, Hà Nội). Vì thế mà chế độ dòng chảy

sông Đáy rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sông. Do

địa hình lòng dẫn ở một số đoạn bị thu hẹp (như eo Tân Lang), và sự lấn

chiếm lòng sông, bãi sông làm cản trở thoát lũ, thêm vào đó là nước từ sông

Đào do sông Hồng chảy sang và nhất là khi lũ gặp triều cường thì lũ rút rất