3.4. Xây dựng chương trình [10][11][12][13][14]
3.4.2. Các ch ức năng chính của chương 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 trường nước, 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 nước ngầm ở20 điểm quan trắc tại tỉnh Bắc Ninh.
Một số kết quả thực nghiệm
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 nước, 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 đồchuyên 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 nước 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 trịnội 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: Như hình minh họa bên dưới, điểm được click chọn xem có giá trị nội suy Fe là 5.061632, thuộc lớp 2 trong phân lớp, nằm trong vùng ô nhiễm.
Hình 3.11: Hiển thị giá trị nội suy chất lượng Fe tại 1 điểm bất kỳ trong vùng
3.4.2.4. Truy vấn dữ liệu tìm ra các điểmquan trắckhông đạt chuẩn
Ví dụ: Truy vấn dữ liệu tìm ra các điểm không đạt chuẩn của chỉ số Fe (Fe>5mg/l) trong nước.
Hình 3.12 : Truy vấn tìm ra trạm quan trắc có chỉ sốFe không đạt chuẩn.
Từ các kết quả thu đƣợc khi phân tích từng chỉ tiêu đã thu thập, ta tổng hợp các kết quảthu đƣợc để tìm ra khu vực ô nhiễm nhất bằng cách chồng phủ các lớp raster kết quảở trên cho thấy các vùng bị ô nhiễm nhiều nhất là các vùng sẫm màu ở bản đồ hình dưới:
Hình 3.13: Bản đồ chồng phủ các lớp bản đồ raster về chất lượng nước
Bản đồ chồng phủ các khu vực bị ô nhiễm nặng nhất thuộc phường 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 được các vị trí ô nhiễm nguồn nước 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 lượng nước có thể thấy rằng nguồn nước trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh có nhiều khu vực đang bị ô nhiễm nặng, do chịu ảnh hưởng trực tiếp từ việc xả thải đã không thể nào sử dụng được, trong đó đa phần là nước thải sinh hoạt. Để hạn chế việc nguồn nước 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 nước thải tập trung nhưng lưu lượng nước thải lại vượt mức xử lý nên có nhiều nhà máy xí nghiệp vẫn xả thải trực tiếp trong lưu vực gây nên tình trạng ô nhiễm nguồn nước. 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 nước thải trước khi đưa ra ngoài môi trường. Riêng các cơ quan ban ngành cần có sự kiểm soát chặt chẽ, thường xuyên kiểm tra sự tuân thủ bảo vệ môi trường một cách triệt để.
Xây dựng hệ thống thoát nước và xửlý nước thải tập trung: Có thể thấy được là tỉnh Bắc Ninh đã xây dựng những khu xử lý nước 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 hộgia 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 nước thải sinh hoạt cho khu dân cƣ.
Công cụ pháp lý: Cơ quan nhà nước 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 người dân giữ vai trò rất quan trọng trong công tác bảo vệmôi trường. Cơ quan quản lý cần tập trung phổ biến kiến thức, pháp luật về bảo vệmôi trường cho người dân nắm bắt, từđó có thể hợp tác với họđể giữ gìn, bảo vệ nguồn tài nguyên nước.
K Ế T LU Ậ N VÀ KI Ế N NGH Ị
Kết luận
Nghiên cứu đã đạt đƣợc những các kết quảchính nhƣ sau:
- Nội suy 10 thông số chất lượng nước (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 phương pháp nội suy (IDW, Spline, Kriging).
- Phân vùng chất lượng nước, thành lập bản đồ theo QCVN cho 10 thông số chất lượng nước (pH, độ cứng, Clorua, As, Cd, Pb, Cu, Zn, Mn và Fe)
- Đề xuất các giải pháp trong công tác quản lý nguồn nước, tránh ô nhiễm và
phát triển bền vững.
Việc ứng dụng công nghệGIS để quản lý tài nguyên nước ngầm cho thấy việc quản lý và phân tích kết quả quan trắc dễ dàng và hiệu quả. Các dữ liệu về nước ngầm được lưu giữ trong CSDL theo hệ thống các bảng biểu khoa học, được 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 nước ngầm được phân tích và đánh giá một cách định lượng theo các giá trị của các thông số môi trường 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 nước, 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 nước 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 trường và nguồn nước.
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 người ảnh hưởng đến chất lượng nước. Độ chính xác của các thông số chất lượng nước còn thấp do hai thông số này bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khí hậu, thủy văn.
Để có thể phản ánh chi tiếp hơn trong vấn đề đánh giá chất lượng nước hướng đến quản lý, khai thác nguồn nước một cách hợp lý và bền vững, nghiên cứu đề xuất một số hướng phát triển tiếp theo như sau:
- Tiếp tục sử dụng các phương pháp nội suy tuy nhiên cần hướng đến các yếu tố gây ảnh hưởng đến chất lượng nước.
- Hướng đến sử dụng các mô hình toán sử dụng các yếu tốảnh hưởng đến chất lượng nước.
- Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng GIS và các phương pháp nội suy xây dựng hệ thống quản lý toàn diện về nước tại tỉnh Bắc Ninh, bao gồm không chỉ quản lý các điểm quan trắc nước ngầm, mà còn quản lý toàn bộ nguồn nước ngầm: Quản lý trữ lượng, chất lượng, dòng chảy ngầm, các hang chứa nước ngầm và quản lý cả dữ liệu vềnước mặt.
- Dựa vào cơ sở dữ liệu trong hệ thống theo thời gian, sử dụng phương pháp hồi quy để thực hiện đưa ra các đánh giá, dự báo về biến động nguồn nước ngầm trong tương lai.
TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O
Tiếng Việt
[1].Bộ Tài nguyên và Môi trường, (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 Cường, Vũ Minh Tuấn (2016), “Lý thuyết và thực hành GIS đại cương”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[4]. Khoa Môi trường, (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]. Vương 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.
[10]. Maribeth Price, (2011), “Mastering ArcGIS”, 5th Edition, McGraw-Hill .