Tài liệu Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học tích hợp tư liệu địa tin học đánh giá môi trường chiến lược phục vụ quy hoạch khai thác khoáng sản rắn (ví dụ cho bể than quảng ninh)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ THỊ HẰNG NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC TÍCH HỢP TƯ LIỆU ĐỊA TIN HỌC ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG CHIẾN LƯỢC PHỤC VỤ QUY HOẠCH KHAI THÁC KHOÁNG SẢN RẮN (VÍ DỤ CHO BỂ THAN QUẢNG NINH) Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Mã số: 62520503 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Trắc địa mỏ, Khoa Trắc địa, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS Võ Chí Mỹ 2. PGS.TSKH Hà Minh Hòa Phản biện 1: TS. Nguyễn Xuân Lâm Cục Viễn thám Quốc gia Phản biện 2: TS. Vũ Xuân Cường Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh Phản biện 3: TS. Dương Chí Công Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi..............giờ....ngày........tháng........năm....... Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc gia, Hà Nội Hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đánh giá môi trường chiến lược (ĐMC) là công cụ quan trọng nhằm mục tiêu phát triển bền vững của các dự án chiến lược, quy hoạch, kế hoạch (CQK) nói chung và của công nghiệp khai thác khoáng sản nói riêng. Các luật Bảo vệ môi trường của Việt Nam năm 2005, 2014 và các Nghị định của Chính phủ đều đã quy định về yêu cầu đánh giá môi trường chiến lược (ĐMC) đối với các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch trong đó có quy hoạch khoáng sản. Đối với các nội dung liên quan đến dữ liệu địa không gian, các phương pháp ĐMC truyền thống có độ chính xác không cao, làm giảm chất lượng ĐMC. Sự tích hợp các giải pháp địa tin học giải quyết các nhiệm vụ của ĐMC, đặc biệt là phân tích lựa chọn phương án ưu tiên các dự án thành phần và đánh giá tác động tích lũy sẽ cho các dữ liệu và kết quả chính xác, khách quan và tin cậy. Ở Việt Nam, chưa có một CQK nào sử dụng công nghệ địa tin học trong các nội dung ĐMC nói chung và sử dụng địa tin học như một công cụ để phân tích các tiêu chí, lựa chọn phương án phát triển tối ưu và đánh giá tác động tích lũy, nói riêng. Đề tài luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học tích hợp tư liệu địa tin học đánh giá môi trường chiến lược (ĐMC) phục vụ quy hoạch khai thác khoáng sản (ví dụ cho bể than Quảng Ninh)” đã được lựa chọn vì nó xuất phát từ nhu cầu thực tế nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả ĐMC các quy hoạch khai thác khoáng sản. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 2.1. Mục tiêu - Mục tiêu tổng quát: Nâng cao chất lượng và hiệu quả của ĐMC đối với các dự án CQK nói chung và quy hoạch khoáng sản nói riêng. - Mục tiêu cụ thể: 1. Xác lập cơ sở khoa học tích hợp dữ liệu GIS và quá trình phân tích thứ bậc AHP trong lựa chọn phương án ưu tiên tối ưu các dự án thành phần của quy hoạch khai thác khoáng sản; 2. Thông qua kết quả nghiên cứu để minh chứng hiệu quả của tư liệu viễn thám và GIS trong đánh giá tác động môi trường tích lũy của ĐMC các dự án quy hoạch khai thác khoáng sản. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Xuất phát từ yêu cầu của đề tài, đối tượng nghiên cứu của luận án giới hạn trong các vấn đề về khai thác khả năng ứng dụng kỹ thuật địa tin học giải quyết một số nội dung chính trong ĐMC các qui hoạch khai thác khoáng sản. 3.2. Phạm vi nghiên cứu 2 Nghiên cứu này được giới hạn trong phạm vi không gian thuộc bể than Quảng Ninh trung tâm công nghiệp mỏ lớn nhất của Việt Nam. 4. Các luận điểm của luận án Luận điểm 1: Thông qua phân tích tổng hợp nhiều tham số, phương pháp quá trình phân tích thứ bậc AHP dữ liệu GIS cho phép lựa chọn phương án ưu tiên các dự án khai thác khoáng sản với độ chính xác và độ tin cậy cao. Luận điểm 2: Tích hợp tư liệu viễn thám và GIS cho phép đánh giá quá trình tác động môi trường tích lũy các dự án khai thác khoáng sản hiệu quả hơn so với các phương pháp ĐMC truyền thống. 5. Những điểm mới của luận án - Đã xác lập cơ sở khoa học tích hợp dữ liệu GIS và phương pháp AHP phục vụ lựa chọn phương án ưu tiên các dự án thành phần trong ĐMC quy hoạch khai thác khoáng sản; - Đã khẳng định được tính hiệu quả của tư liệu viễn thám và GIS trong đánh giá tác động môi trường tích lũy khi nghiên cứu ĐMC các dự án khai thác khoáng sản. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 6.1. Ý nghĩa khoa học Đã xây dựng cơ sở khoa học và minh chứng thực tiễn thành công khả năng ứng dụng dữ liệu địa tin học trong một số các nội dung ĐMC dự án quy hoạch khai thác khoáng sản 6.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là tư liệu hỗ trợ về lý thuyết và thực tiễn cho các cơ quan quy hoạch khai thác khoáng sản, các trung tâm tư vấn ĐMC và ĐTM về khả năng ứng dụng tư liệu địa tin học cho các quy hoạch khai thác khoáng sản nói chung và cho vùng than Quảng Ninh nói riêng. 3 Chương 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐỊA TIN HỌC TRONG ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG CHIẾN LƯỢC QUY HOẠCH KHAI THÁC KHOÁNG SẢN 1.1. Tổng quan các nghiên cứu ứng dụng địa tin học trong đánh giá môi trường chiến lược Đánh giá môi trường chiến lược đã được định nghĩa trong Luật Bảo vệ môi trường của Việt Nam 2005, 2014: "Đánh giá môi trường chiến lược là việc phân tích, dự báo tác động đến môi trường của chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển để đưa ra giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi đến môi trường, làm nền tảng và được tích hợp trong chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển nhằm bảo đảm mục tiêu phát triển bền vững" . Bên cạnh các phương pháp truyền thống như: danh mục kiểm tra (Checklist), ma trận tác động (Impact Matrix), phân tích xu hướng và ngoại suy (Trend Analysis and Extrapolation), các phương pháp công nghệ thuộc lĩnh vực kỹ thuật địa tin học cũng đã được nghiên cứu ứng dụng. Joao E. và Fonseca A. trường đại học kinh tế London đã nghiên cứu ứng dụng GIS trong đánh giá môi trường chiến lược. Hala Effat và các cộng sự đã nghiên cứu sử dụng mô hình hóa bản đồ và kết hợp kết quả phân tích đa tiêu chí với các dữ liệu GIS để đánh giá môi trường khu vực Suez Governorate. Năm 2006, Gonzalez A. và các cộng sự ở Viện Công nghệ Dublin DIT (Dublin Institute of Technology) đã đề xuất ứng dụng ứng dụng các mô hình GIS trong đánh giá môi trường chiến lược, theo các tác giả, GIS là công cụ hiệu quả trong tham vấn cộng đồng để nâng cao hiệu quả của các quyết định. Ainhoa Gonzalez, Alan Gilmer đã đề xuất thành lập trang webGIS để tham vấn các ý kiến cộng đồng trong các báo cáo ĐMC. Cabuk N., Dogeroglu T. và các công sự ở trường đại học Fatih Istambul đã chứng minh tính hiệu quả của việc tích hợp tư liệu địa tin học mà tiêu biểu là viễn thám và GIS trong ĐMC các dự án quy hoạch xây dựng cảnh quan khu nhà ở dân dụng . Uygucgil A., Cabuk N. và các cộng sự đã chứng minh tính hợp lý khi lựa chọn phương án thảm xanh cho quy hoạch bằng tư liệu viễn thám và GIS. Cũng liên quan đến lựa chọn phương án ưu tiên các dự án thành phần. Birgit Helga thuộc trường đại học Vrije Amsterdam đã minh chứng thành công hiệu quả của GIS trong quy hoạch môi trường nhằm lựa chọn vị trí tối ưu cho các nhà máy điện gió ở Nam Phi. Vukicevic J. và Nedovic-Budic Z. cũng sử dụng tư liệu GIS để phân tích đa chỉ tiêu trong đánh giá môi trường chiến lược các quy hoạch vùng Tây-Nam Ireland. Vanderhaegen M. và Muro E. đã nghiên cứu ứng dụng khai thác các dữ liệu địa không gian trong hệ thống cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian châu Âu INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe) phục vụ cho nghiên cứu ĐTM và ĐMC. Năm 2008, Bai Hongtao, Xue He đã đề xuất ứng dụng GIS trong ĐMC. Ainhoa Gonzalez Del Campo đã thành công khi ứng dụng GIS trong ĐMC quy hoạch sử dụng đất ở Ireland. Blair Dave, Schwartz Karry công bố những ưu điểm, những lợi thế của GIS trong ĐMC. Skehan C. đã chứng minh rằng sự quản lý dữ liệu 4 địa không gian là cơ sở cho việc theo dõi, giám sát việc thực thi các nội dung trong ĐMC. Năm 2012, Vukicevic J.S, Nedovic-Budic Z. đã ứng dụng thành công sự tích hợp GIS và phân tích đa chỉ tiêu để giải quyết một số nội dung trong ĐMC. Năm 2014, Blachowski J. đã ứng dụng GIS phân tích không gian trong các nội dung hoạt động hoạt động khai thác mỏ. Năm 1970, giáo sư Thomas L. Saaty công bố công trình nghiên cứu phương pháp quá trình phân tích thứ bậc AHP (Analysis Hierachy Process). Bazartseren B., Solomatine D et al (1999) , việc ứng dụng AHP đã nâng cao chất lượng các báo cáo đánh giá tác động môi trường các dự án [38]. Năm 2001, Ramanathan R. ứng dụng AHP trong lĩnh vực đánh giá môi trường ở Ấn Độ. Yagmur Kara, Aylin Cigdem Kone đã ứng dụng AHP trong đánh giá môi trường cho một khu vực lãnh thổ rộng lớn. Wan Khadjah, Wan Ismail, Lazim Abdulah thuộc trường đại học Terengan (Malaysia) đã công bố phương pháp AHP xác định các chỉ số môi trường trong ĐMC ở các nước Đông Nam Á. Ostrega A. và Ubermann R. (Ba Lan) thành công khi ứng dụng AHP phân loại ưu tiên lựa chọn phương án cải tạo và phục hồi môi trường sau khai thác. Cũng trong lĩnh vực khoáng sản, K Koziol W., Piotrowski Z. et al đã ứng dụng AHP trong bài toán phân tích đa chỉ tiêu khi đánh giá tác động của chất thải từ các mỏ than đá ở Ba Lan. b) Ở Việt Nam Năm 1998, PGS.TS Nguyễn Đình Dương đã công bố công trình nghiên cứu về xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá tác động môi trường cho tỉnh Quảng Ninh. Năm 1999, PGS.TS Nguyễn Đình Dương, Eddy Nierynck, Trần Văn Ý và Luc Hens đã công bố công trình nghiên cứu về xây dựng cơ sở dữ liệu sử dụng đất phục vụ đánh giá môi trường chiến lược thành phố Hạ Long. GS.TS Võ Chí Mỹ đã có các công bố về khả năng ứng dụng kỹ thuật địa tin học trong ĐMC nói chung và trong các hoạt động khai thác khoáng sản nói riêng. Sự tích hợp GIS và AHP để giải các bài toán đa tiêu chí trong môi trường mỏ đã được GS.TS. Võ Chí Mỹ và cộng sự công bố trong Hội nghị khoa học quốc tế ở Malaysia. Tác giả luận án là chủ nhiệm đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật địa tin học trong các nội dung ĐMC các tỉnh và vùng lãnh thổ”. 5 Chương 2 NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP GIS VÀ PHƯƠNG PHÁP QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH THỨ BẬC AHP TRONG ĐMC - ỨNG DỤNG LỰA CHỌN THỨ TỰ ƯU TIÊN KHAI THÁC KHOÁNG SÀNG THAN Ở ĐỘ SÂU DƯỚI -300 M BỂ THAN QUẢNG NINH 2.1. Cơ sở khoa học của AHP và khả năng ứng dụng trong ĐMC Quá trình phân tích thứ bậc AHP (Analitic Hierichy Process) là thuật toán phân tích đa tiêu chí thông qua quy trình khử dần các giá trị và sự so sánh từng cặp tham số (Pairwise Comparison) theo tất cả các tiêu chí, giúp cung cấp một tổ hợp về thứ tự sắp xếp các phương án lựa chọn tối ưu. Các tiêu chí khi lựa chọn thứ tự thưc hiện các phương án quy hoạch thành phần trong quy hoạch khoáng sản có mức độ quan trọng khác nhau, thậm chí xung đột lẫn nhau. Giả sử rằng: có M lựa chọn, với N số lượng tiêu chí, các phương án lựa chọn liên quan đến từng tiêu chí với giá trị trọng số khác nhau. Gọi aij (i=1, 2, 3…M và J=1, 2, 3…N) là lựa chọn thứ i (Ai) theo tiêu chí thứ j (Cj); nếu các tiêu chí Cj có mức độ quan trọng khác nhau, có nghĩa là có trọng số Wj khác nhau, bài toán phân tích đa tiêu chí được thể hiện trong ma trận sau đây: Phương án lựa chọn A1 A2 A3 . . . AM C1 W1 a11 a21 a31 . . . aM1 C2 W2 a12 a22 a32 . . . aM2 Tiêu chí C3 …… W3 …… a13 ……. a23 ……. a33 ……. . . . . . . aM3 …… CN WN a1N a2N a3N . . . aMN Dựa trên nguyên lý phân tích đa tiêu chí, tác giả đã xây dựng sơ đồ cấu trúc thứ bậc đa tầng theo nguyên lý AHP. 6 MỤC TIÊU Tiêu chí thành phần 1 Tiêu chí thành phần 2 Phương án 1 .... Tiêu chí 2 Tiêu chí 1 Tiêu chí thành phần n Tiêu chí thành phần 1 Tiêu chí thành phần n Phương án 2 Tiêu chí thành phần 1 Phương án ... Tiêu chí n Tiêu chí thành phần 2 Tiêu chí thành phần n Phương án n Mô hình thứ bậc đa tầng Bất kỳ một dự án đầu tư khai thác khoáng sản nào cũng có các tác động xã hội và môi trường. Để ra quyết định đúng đắn theo đúng tiêu chí của ĐMC là phát triển bền vững, nghĩa là, các phương án đầu tư cần được phân tích đánh giá và lựa chọn thông qua nhiều tiêu chí. Trong AHP, các tiêu chí cơ bản, các tiêu chí thành phần sẽ lần lượt được phân tích đánh giá để xác định “bậc” cuối cùng là các phương án lựa chọn. Quá trình đánh giá sử dụng ma trận so sách cặp với thang điểm 9, xác định trọng số dựa trên véc-tơ riêng ứng với giá trị riêng lớn nhất, sau đó kiểm tra hệ số nhất quán. Cuối cùng, tất cả các trọng số được tổng hợp để lựa chọn và đưa ra quyết định tối ưu. Để thực hiện phép phân tích thứ bậc đối với yêu cầu xác định thứ tự ưu tiên khai thác than ở mức dưới -300 cho khu vực bể than Quảng Ninh, tác giả luận án đã khái quát quá trình thực hiện bài toán AHP thành các giai đoạn. Giai đoạn 1. Xác định mục tiêu Cần định nghĩa chính xác bài toán, xác định mục tiêu của bài toán, các tham số chính có tác động và tham gia trong quá trình. Giai đoạn 2. Xây dựng mô hình thứ bậc đa tầng Từ các yếu tố thành phần, tiến hành xây dựng mô hình thứ bậc đa tầng, trong đó, các tầng chính bao gồm: mục tiêu cuối cùng, các tiêu chí chính, các tiêu chí thành phần, các phương án. Việc khái quát mô hình thứ bậc cho phép tập trung cho một số lượng tham số không quá lớn trên mỗi tầng, ngoài ra số lượng các yếu tố (n) trên mỗi tầng không nên vượt quá 7±2 . 7 Giai đoạn 1 Xác định mục tiêu Giai đoạn 2 Xây dựng mô hình thứ bậc đa tầng Giai đoạn 3 Thành lập ma trận các yếu tố mô hình và tính trọng số Giai đoạn 4 Tính các véc-tơ của các yếu tố, sắp xếp các yếu tố theo véc-tơ ưu tiên Giai đoạn 5 Kiểm tra toàn bộ mô hình Giai đoạn 6 Phân tích kết quả Sơ đồ khối các giai đoạn xử lý AHP Giai đoạn 3. Thành lập ma trận các yếu tố mô hình và tính trọng số Nhà khoa học Mỹ Thomas L. Saaty đề xuất các yếu tố của mô hình, bao gồm các tiêu chí chính, các tiêu chí thành phần, các phương án trên mỗi tầng sẽ được phân tích đánh giá theo từng cặp một theo các tiêu chí của tầng trên. Để thực hiện đánh giá các yếu tố trên các tầng thứ bậc của AHP, tiến hành thành lập ma trận: x2 x x1  1 a a x2  11 12 a a  21 22  ... ... xn  an1 an 2 ... ... ... ... xn  a1n  a2 n  ...   ann  (2.1) trong đó: aij - mức độ đánh giá giữa chỉ tiêu thứ i so với thứ j, aij>0, aij = 1/aji, aii = 1. Ma trận A thỏa mãn các điều kiện: aij 0, aij  1 / a ji i,j=1,2,...n. 8 Giai đoạn 4. Tính các véc-tơ của các yếu tố, sắp xếp các yếu tố theo véc-tơ ưu tiên (trọng số). Véc-tơ ưu tiên (Eigenvector) thể hiện qua trọng số W biểu thị bằng công thức W  w1i , w2i ,....wni được tính dựa trên các tiêu chí và phương án nhằm mục đích đạt được mục tiêu đề ra. Quy trình tính véc-tơ ưu tiên như sau: - Chuẩn hoá ma trận mức độ quan trọng của các chỉ tiêu A bằng cách lấy giá trị của mỗi ô trong một cột chia cho giá trị tổng của cột đó: a  wij  n ij  aij (2.2) i 1 - Tính tổng cho các hàng của ma trận mới: n  wij   wij (2.3) i 1 - Tính giá trị trung bình của từng dòng trong ma trận cho ra trọng số tương ứng của từng chỉ tiêu. n wii  w j 1 ij (2.4) n trong các công thức trên: i, j  1,2,...n . Giai đoạn 5. Kiểm tra toàn bộ mô hình thứ bậc Ma trận mức độ quan trọng của các chỉ tiêu thường được xây dựng dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm hoặc được tính toán theo các công thức thực nghiệm (Empirical Formula). - (i) Ma trận phụ thuộc vào chất lượng các kết quả nghiên cứu thực nghiệm hoặc kinh nghiệm, cần lưu ý định lượng hóa khi so sánh các chỉ tiêu với nhau. - (ii) Cần phải xem xét đến tính nhất quán của dữ liệu. Theo lý thuyết của phương pháp AHP, lô-gic này sẽ được đánh giá theo hệ số nhất quán CR (Consistency Ratio). Hệ số này cho phép đánh giá, so sánh mức độ nhất quán với tính khách quan (ngẫu nhiên) của dữ liệu. Quá trình tính toán so sánh từng cặp có thể có sai số và dẫn đến sai số trong đánh giá. Để kiểm tra và loại trừ sai số, Saaty sử dụng chỉ số nhất quán:   n (2.5) CI  max n  1 trong đó: λmax - giá trị cực đại của ma trận: max trong đó: n n  n  w w w3i    1i 2i   1    i 1  i 1  i 1  ... n  w11 w22 w33    (2.6) 9 n - bậc ma trận. w: giá trị của chỉ tiêu đã được chuẩn hóa của hàng i tương ứng với cột i - Tính hệ số nhất quán (Consistency ratio): CR  CI .100% RI (2.7) trong đó: CI (Consistency Index) - chỉ số nhất quán, RI (Random Index) - chỉ số ngẫu nhiên phụ thuộc vào bậc của ma trận (n) Sự phụ thuộc của chỉ số ngẫu nhiên và bậc của ma trận Bậc ma trận (n) Chỉ số ngẫu nhiên (RI) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,0 0,0 0,58 0,90 1,12 1,24 1.32 1,41 1,45 Chỉ số ngẫu nhiên RI được thể hiện ở bảng trên là các giá trị được tính toán, thực nghiệm do Thomas L. Saaty đề xuất. Nếu hệ số nhất quán CR ≤ 0,1 có nghĩa là sai số trong khoảng 10% và các đánh giá là nhất quán, chính xác. Giai đoạn 6. Phân tích đánh giá và kết quả Sau khi đã thực hiện và kiểm tra kết quả tính trọng số của các chỉ tiêu, mô hình phân tích thứ bậc đa tầng sẽ cho kết quả chỉ số thích hợp của từng vị trí. Trên cơ sở đó, tiến hành phân tích, đánh giá và đưa ra kết quả cuối cùng. 2.2. Nghiên cứu ứng dụng phân tích AHP trên cơ sở dữ liệu GIS lựa chọn thứ tự ưu tiên khai thác khoáng sàng than ở độ sâu mức dưới -300 m bể than Quảng Ninh 2.2.1. Các khoáng sàng than có than ở mức dưới -300 m và nhu cầu lựa chọn phương án ưu tiên Trên bể than Quảng Ninh hiện đang tồn tại nhiều điểm khoáng sàng than kéo dài từ Đông Triều-Uông Bí đến Hòn Gai, Cẩm Phả nằm dưới mức dưới -300 m và đều nằm trong phạm vi quy hoạch khai thác. Các điểm khoáng sàng than này có các đặc điểm điều kiện địa chất, địa hình, trữ lượng v.v… khác nhau, phân bố ở các vị trí địa lý và không gian với các điều kiện phát triển kinh tế-xã hội và môi trường khác nhau. Nghĩa là việc khai thác các khoáng sàng trên phụ thuộc vào rất nhiều tiêu chí. Một yêu cầu lớn trong khi thực hiện đánh giá môi trường chiến lược là lựa chọn khai thác các điểm khoáng sàng trên theo thứ tự ưu tiên sao cho đồng thời thỏa mãn các tiêu chí của ĐMC. 10 2.2.2. Phân tích AHP và GIS lựa chọn phương án ưu tiên khai thác than ở độ sâu mức dưới -300. 1. Xây dựng quy trình Xác định mục tiêu Thu thập dữ liệu Chuẩn hóa dữ liệu GIS Xác định một số chỉ tiêu dùng để đánh giá Phân loại và tính điểm cho các lớp Xác định yêu cầu và chỉ tiêu giới hạn Tính trọng số của từng chỉ tiêu AHP Xếp hạng phương án ưu tiên Quy trình lựa chọn phương án ưu tiên khai thác than mức -300m 2. Tính trọng số của các chỉ tiêu Để đánh giá các chỉ tiêu, tác giả so sánh trực tiếp 08 vị trí khai thác than ở khối Hòn Gai - Cẩm Phả với nhau về mức độ phù hợp đối với từng chỉ tiêu. Việc đánh giá dựa vào phương pháp AHP đã được trình bày cụ thể ở các mục trên và được tổng hợp trong sơ đồ khối sau đây: 2.1. Trọng số của các nhóm chỉ tiêu Môi trường và điều kiện địa chất-công nghệ là các đối tượng ưu tiên. Mức độ ưu tiên các tiêu chí trong hai nhóm này đã được xác lập trong ma trận. Sau đó tiến hành chuẩn hóa ma trận, tính trọng số của các nhóm (bảng 2.3). Để kiểm tra tính nhất quán của dữ liệu được kiểm tra bằng hệ số CR (Consistency Ratio) tính theo công thức (2.7). Các chỉ tiêu được khái quát trong hai nhóm: nhóm điều kiện môi trường và nhóm địa chất-công nghệ mỏ. 11 Nhóm các yếu tố về điều kiện địa chất Nhóm các yếu tố về môi trường 6 tham số 5 tham số Tính trọng số trong nhóm Tính trọng số trong nhóm Tính tổng trọng số của từng khu vực Phương án rất ít ưu tiên Phương án ít ưu tiên ………. Phương án ưu tiên nhất Ứng dụng phương pháp AHP cho bài toán sắp xếp thứ tự ưu tiên khai thác các khoáng sàng than mức dưới -300 2.2. Các nhóm chỉ tiêu môi trường Theo mục tiêu của ĐMC, tiêu chí các điều kiện môi trường được xem xét như là tiền đề cho việc xếp hạng ưu tiên khai thác các khoáng sàng than Hạ Long-Cẩm Phả. Mức độ ưu tiên đối với chỉ tiêu khoảng cách đến các đối tượng cần bảo vệ, các đối tượng nhạy cảm dễ bị tổn thương cần phải được bảo vệ đã đươc xác định, bao gồm: nguồn nước mặt, khu tập trung dân cư, khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất phi nông nghiệp, khu vực các công trình tâm linh tín ngưỡng, tôn giáo và du lịch và hệ thống đường giao thông. Quá trình phân tích không gian trên phần mềm ArcGIS đã xác định được các biểu đồ. (tất cả các biểu đồ phân tích không gian đã được trình bày trong luận án, do quy định giới hạn số trang, nên bản tóm tắt chỉ thể hiện một biểu đồ liên quan đến đối tượng nước mặt) 12 Bình Minh Hà Lầm Hà Ráng Suối Lại Ngã Hai Khe Tam Khe Chàm Mông Dương Biểu đồ phân bố không gian các khoáng sàng than đối với đối tượng nước mặt Từ các biểu, tiến hành tổng hợp, phân tích và tính trọng số của các chỉ tiêu phân bố không gian đến đối tượng thể hiện trong các bảng: Mức độ ưu tiên và trọng số các vị trí đến đối tượng nguồn nước mặt 13 Mông Khe Khe Ngã Hà Suối Bình Hà Khoảng Trọng Dương Chàm Tam Hai Ráng Lại Minh Lầm cách (m) số 1 0,8 5 1 0,8 2 4 1 1,2 1 6 1,3 0,8 1,3 6 3 <100, >500 0,205 Khe Tam 0,2 0,17 1 0,25 0,2 0,4 1 0,6 1-1,2 0,040 Ngã Hai 1 0,7 4 1 0,7 2,2 4 1,2 >150 0,151 Hà Ráng 1,2 1,2 5 1,3 1 5 6 2,2 <100 0,235 Suối Lại 0,5 0,7 2,2 0,4 0,2 1 1,2 0,8 >500 0,076 0,25 0,17 1 0,25 0,15 0,8 1 0,6 1 0,3 1,5 0,8 0,4 1,2 1,5 1 Mông Dương Khe Chàm Bình Minh Hà Lầm 100-300, 1km,500 500-700, >1,7 500, sát, >1,7 0,157 0,043 0,092 0,009 (< 0,1) CR thoả mãn CR Mức độ ưu tiên và trọng số các vị trí đến đối tượng khu dân cư Mông Khe Khe Ngã Hà Suối Bình Hà Khoảng Trọng Dương Chàm Tam Hai Ráng Lại Minh Lầm cách (m) số Mông Dương 1 1 1,5 1 6 2,2 1 0,2 >500 0,111 Khe Chàm 1 1 1,3 1 6 2,2 1 0,2 >500 0,109 Khe Tam 0,7 0,7 1 0,8 4 1,5 0,8 0,15 >200,>1km 0,079 Ngã Hai 1 1 1,2 1 5 2 1 0,25 sát, >1km 0,106 Hà Ráng 0,15 0,15 0,25 0,2 1 0,4 0,3 0,1 >500,>4km 0,024 Suối Lại 0,4 0,4 0,7 0,5 2,5 1 0,7 0,1 >500, >1,5 0,052 Bình Minh 1 1 1,2 1 3,5 1,5 1 0,2 <500,700-1 0,095 Hà Lầm 1 1 1,5 1 6 2,2 1 0,2 >50 0,423 CR 0,006 (< 0,1) CR thoả mãn Mức độ ưu tiên và trọng số của các chỉ tiêu đến các đối tượng khu công nghiệp và sản xuất phi nông nghiệp 14 Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm Khoảng Cách (m) Trọng số 1 1,5 2 1,2 3 0,7 0,7 3 >300 0,154 Khe Chàm 0,7 1 1,2 0,8 1,5 0,33 0,33 1,3 >1km,>1,2km 0,084 Khe Tam 0,5 0,8 1 0,7 1,2 0,25 0,25 1,2 >1km, >1,5 0,068 Ngã Hai 0,8 1,2 1,5 1 2 0,33 0,33 1,3 >1km 0,096 Mông Dương 500-700, Hà Ráng 0,33 0,7 0,8 0,5 1 0,2 0,2 0,7 Suối Lại 1,5 3 4 3 5 1 1 2,2 >300 0,238 Bình Minh 1,5 3 4 3 5 1 1 2,2 >300 0,238 Hà Lầm 0,33 0,8 0,8 0,8 1,5 0,4 0,4 1 1,7-2,5 0,051 sát,>200, 1,7-2km 0,072 0,008(< 0,1) CR thoả mãn CR Mức độ ưu tiên và trọng số chỉ tiêu đối tượng hệ thống đường giao thông Mông Khe Khe Dương Chàm Tam Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm CR Khoảng cách Ngã Hà Suối Bình Hà tới đường Hai Ráng Lại Minh Lầm giao thông chính (m) >500, >2km 1 1,2 0,8 1,2 0,7 0,8 1 0,7 0,8 1 0,6 1 0,7 0,5 0,7 0,7 1,2 1,7 1 2,5 1 0,7 1,5 1 0,8 1 0,4 1 0,7 0,5 0,7 0,7 1,5 1,5 1 1,5 1 0,7 1 1 1,3 2 1,5 2 1,5 1 1,3 1,2 1 1,5 0,7 1,5 1 0,8 1 1 1,5 1,5 1 1,5 1 Khoảng cách Trọng tới đường số giao thông thường (m) nhiều 0,109 1km chằng chịt 0,088 1,7km nhiều 0,150 1km nhiều 0,084 300m 700 0,134 2.5-3km 1km 0,174 1,5km 300m 0,8 1 1 0,012(< 0,1) CR thoả mãn 300 0,124 1,5 0,136 15 2.2. Các nhóm chỉ tiêu điều kiện địa chất-công nghệ Thứ tự ưu tiên khai thác khoáng sàng phụ thuộc vào các điều kiện địa chất-công nghệ. Có nhiều thông số liên quan đến nhóm chỉ tiêu này, kết quả khảo sát và đặc biệt là khả năng thu thập só liệu thực tế cho phép tác giả xác định được các thông số điều kiện, bao gồm: mật độ chứa than, chiều dày vỉa, số lượng vỉa, cốt cao khai thác, điều kiện địa chất thủy văncông trình và độ chứa khí mỏ. Kết quả tổng hợp, phân tích và tính trọng số của các chỉ tiêu đối với các đối tượng nhóm thể hiện trong các bảng: Mức độ ưu tiên và trọng số của các chỉ tiêu trong nhóm “Khoảng cách tới khu vực đất tín ngưỡng, tôn giáo và du lịch”. Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm Khoảng cách (km) Trọng số 1 0,7 1 2 3 1,5 1 0,25 2,2.5,3.5,4,4.5 0,107 1,5 1 1,3 2 5 2 1,2 0,33 1.5,3 0,144 Khe Tam 1 0,8 1 1,3 2 1 1 0,25 2.5,4.5,5 0,093 Ngã Hai 0,5 0,5 0,8 1 1,2 0,8 0,7 0,15 4 0,062 Hà Ráng 0,33 0,2 0,5 0,8 1 0,6 0,5 0,14 >6km 0,044 Suối Lại 0,7 0,5 1 1,2 1,7 1 0,8 0,2 3.5,4 0,077 Bình Minh 1 0,8 1 1,5 2 1,3 1 0,25 2,3.5,4.5,5,6 0,097 Hà Lầm 4 3 4 6 7 5 4 1 300,700,>4km 0,378 Mông Dương Khe Chàm 0,008 (< 0,1) CR thoả mãn CR Mức độ ưu tiên và trọng số của chỉ tiêu “Mật độ chứa than” Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm Mật độ Trọng số 1 1,4 1 1,2 0,33 1 0,6 4 1 0,103 0,7 1 0,7 0,7 0,2 0,7 0,4 3 0,7 0,070 Khe Tam 1 1,3 1 1 0,3 1 0,5 4 1 0,096 Ngã Hai 0,8 1,3 1 1 0,25 1 0,5 4 0,8 0,091 Hà Ráng 3 5 3,5 4 1 4 2 12 3 0,343 Suối Lại 1 1,4 1 1 0,25 1 0,5 4 1 0,095 Bình Minh 1,5 2,5 2 2 0,5 2 1 7 1,5 0,178 Hà Lầm 0,25 0,33 0,25 0,25 0,07 0,25 0,15 1 0,25 0,024 Mông Dương Khe Chàm CR 0,002 (< 0,1) CR thoả mãn 16 Mức độ ưu tiên và trọng số chỉ tiêu “Tổng chiều dày các vỉa” Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm CR Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai 1 0,25 1 1 14 2 7 0,3 4 1 4 5 65 8 32 2 1 0,25 1 1 14 2 8 0,3 1 0,2 1 1 12 1,5 6 0,3 Hà Ráng Suối Lại 0,07 0,5 0,015 0,12 0,07 0,5 0,08 0,7 1 8 0,12 1 0,5 4 0,03 0,25 -0,003(< 0,1) CR Bình Minh Hà Lầm TCDCV Trọng số 14,68 65,12 14,08 12,2 1,83 8,78 2,45 34,41 0,038 0,008 0,038 0,043 0,522 0,068 0,269 0,015 0,14 3 0,03 0,5 0,12 3 0,17 3 2 30 0,25 4 1 17 0,06 1 thoả mãn Mức độ ưu tiên và trọng số của chỉ tiêu “Số lượng vỉa than” Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm CR Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm Số vỉa than Trọng số 1 0,8 1,2 2 4,5 3,5 7 2,5 1,2 1 1,5 2,2 6 4,5 9 3 0,8 0,7 1 1,2 4 3 6 2 0,5 0,4 0,8 1 2,5 2 4 1,5 0,2 0,3 0,14 0,17 0,2 0,1 0,25 0,33 0,17 0,4 0,5 0,25 1 1 1 1 1 0,5 1 2 1 0,5 0,7 0,33 0 (< 0,1) CR thoả mãn 0,4 0,33 0,5 0,7 2 1,5 3 1 14 18 11 8 3 4 2 6 0,043 0,034 0,054 0,078 0,213 0,165 0,303 0,109 Mức độ ưu tiên và trọng số của các chỉ tiêu “Cốt cao khai thác” Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm CR Mông Dương 1 0,8 3 1,5 1 3 1,2 1 Khe Chàm 1,2 1 4 2 4 2 2,5 2 Khe Tam 0,33 0,25 1 0,3 0,7 0,3 0,4 0,3 Ngã Hai 0,7 0,5 3 1 3 1 1,2 1 Hà Suối Bình Hà Ráng Lại Minh Lầm 1 0,33 0,8 1 0,25 0,5 0,4 0,5 1,5 3 2,5 3 0,33 1 0,8 1 1 3 2,5 3 0,33 1 0,8 1 0,4 1,2 1 1,2 0,33 1 0,8 1 0,028 (< 0,1) CR thoả mãn CCKT -150,-3 -350,-100 -50, 60,68 -150 -50 -150 -120 -150 Trọng số 0,086 0,051 0,260 0,090 0,217 0,105 0,105 0,085 17 Mức độ ưu tiên và trọng số của chỉ tiêu “Điều kiện địa chất thủy văn-địa chất công trình” Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai 1 0,7 0,7 0,7 1 0,7 1 1 1,5 1 1 1 1,5 1 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1,5 1 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1,5 1 1,5 1,5 Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm CR Hà Ráng Suối Lại Bình Minh 1 1,5 0,7 1 0,7 1 0,7 1 1 1,5 0,7 1 1 1,5 1 1,5 -0,019 (< 0,1) CR ĐCTVĐCCT Phức tạp TDPT TDPT TDPT Phức tạp TDPT Phức tạp Phức tạp Trọng số ĐCKM (Hạng) I Siêu hạng II,III, SH II,III, Siêu hạng I,II II, III II I,II Trọng số Hà Lầm 1 0,7 0,7 0,7 1 0,7 1 1 thoả mãn 1 0,7 0,7 0,7 1 0,7 1 1 0,149 0,101 0,101 0,101 0,149 0,101 0,149 0,149 Mức độ ưu tiên và trọng số của chỉ tiêu “Độ chứa khí mỏ” Mông Dương Khe Chàm Khe Tam Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm Mông Dương Khe Chàm Khe Tam 1 2 1,5 0,5 1 0,8 0,7 1,2 1 0,7 1,2 1 0,8 2 1,4 0,7 1,5 1,2 0,8 1,3 1,5 0,8 2 1,4 Ngã Hai Hà Ráng Suối Lại Bình Minh Hà Lầm CR 1,5 1,2 1,4 1,3 1,2 0,8 0,5 0,7 0,8 0,5 1 0,6 0,8 0,7 0,7 1 0,7 0,8 0,8 0,7 1,4 1,2 1 0,8 1,3 1 1,2 0,8 1 0,7 -0,001 (< 0,1) CR 1,3 1,4 0,8 1 1,2 1,4 1 1,2 0,8 1 thoả mãn 0,090 0,181 0,147 0,144 0,097 0,127 0,117 0,098 3. Lựa chọn thứ tự ưu tiên khai thác than ở độ sâu mức dưới -300 thuộc bể than Hạ Long - Cẩm Phả Từ các bảng tính toán trọng số đối với từng nhóm chỉ tiêu và từng chỉ tiêu trong các nhóm môi trường và điều kiện địa chất - khai thác; tác giả tiến hành tổng hợp để tính điểm trọng số cuối cùng cho các phương án, từ đó đưa ra thứ tự ưu tiên khai thác than ở mức dưới -300 cho các mỏ thuộc khối Hòn Gai - Cẩm Phả. Kết quả tính toán đã cho thấy thứ tự ưu tiên khai thác than ở các khoáng sàng như sau: 1. Ngã Hai, 2. Khe Tam, 3. Kha Chàm, 4. Mông Dương, 5. Suối Lại, 6. Hà Ráng, 7. Bình Minh, 8. Hà Lầm. 18 Chương 3 TÍCH HỢP TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH TÁC ĐỘNG TÍCH LŨY TRONG ĐMC QUY HOẠCH KHAI THÁC KHOÁNG SẢN 3.1. Lựa chọn các thông số đánh giá quá trình tác động tích lũy khu vực ven bờ Hạ Long-Cẩm Phả - Độ đục (NTU): Turbidity Turbidity Index   green   red  blue - Hàm lượng các chất lơ lửng (mg/l): Total Suspended Solids (TSS) NSMI   red   green  pblue  red   green  pblue - Hàm lượng chất diệp lục (mg/l): Chlorophyll-a Chlorophyll - a Index   green   near IR  red - Trạng thái phú dưỡng của nước: Trophic state index (TSI) TSI m  TSI Chla  TSI SDD  TSI P 3 Trong đó, ρred, ρgreen,, ρblue, ρnear-IR là các giá trị phản xạ phổ lần lượt tương ứng với kênh màu đỏ (là kênh 1 ở Landsat TM, ETM+ và kênh 2 ở Landsat 8), xanh lá cây ( là kênh 2 ở Landsat TM, ETM+ và kênh 3 ở Landsat 8), kênh màu xanh dương (kênh 3 ở Landsat TM, ETM+ và kênh 4 ở Landsat 8) và kênh màu cận hồng ngoại (kênh 4 ở Landsat TM, ETM+ và kênh 5 ở Landsat 8).