BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ARIMA DỰ BÁO
CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG VÀM CỎ ĐÔNG TỈNH
LONG AN

Ngành: MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Giảng viên hướng dẫn: PGS - TSKH. Bùi Tá Long

đình và bạn bè. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Bùi Tá Long, người đã trực
tiếp có những chỉ dẫn, chia sẻ và tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện.

Xin chân thành cảm ơn:

 Chị Linh cùng các anh chị trong phòng tin học môi trường, viện Tài nguyên môi
trường, trường Đại học Quốc gia TP. HCM đã trực tiếp hỗ trợ em hoàn thành các mội
dung của đồ án.
 Thầy cô khoa Môi trường và Công nghệ sinh học, bạn bè trong lớp 09DMT1,
09DMT2 đã quan tâm giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành một cách tốt nhất đồ án tốt
nghiệp này.

Cuối cùng tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới cha, mẹ, anh, chị, em trong gia đình
tôi đã luôn bên cạnh hỗ trợ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án, đồng thời
còn là động lực, chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi nỗ lực không ngừng để có thể hoàn
thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất. Người thực hiện
Vũ Xuân linh

iii

MỤC LỤC

1.2.6 . Đánh giá nhận xét 23
1.3 Hiện trạng môi trường nước sông Vàm Cỏ Đông 24
1.4 Hiện trạng công tác QLMT nước 29
1.4.1 . Về cơ cấu tổ chức, chức năng, nhiệm vụ 29
1.4.2 . Đánh giá công tác quản lý môi trường nước sông Vàm Cỏ Đông 30
1.4.3 . Phân tích những hạn chế, tồn tại. Đề xuất giải pháp khắc phục 30

CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐƯỢC SỬ DỤNG
2.1 Giới thiệu mô hình ARIMA 32
2.1.1 . Hàm tự tương quan ACF 33
2.1.2 . Hàm tự tương quan từng phần PACF 34
2.1.3 . Mô hình AR (p) 36
2.1.4 . Mô hình MA (q) 37
2.1.5 . Sai phân I (d) 37
2.1.6 . Mô hình ARIMA 38
2.2 Phần mềm xử lý số liệu Eviews 39
2.2.1. Giới thiệu về phần mềm Eviews 39
2.2.2. Áp dụng Eviews thi hành các bước mô hình ARIMA 41

CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ TÍNH TOÁN DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG NƯỚC
SÔNG VÀM CỎ ĐÔNG
3.1 Thi hành mô hình ARIMA 44
3.1.1 . Chuẩn bị dữ liệu đầu vào 44
3.1.2 . Kiểm tra tính dừng của dữ liệu 55
3.1.3 . Xác định các thông số của mô hình 58
v

3.1.4 . Ước lượng và kiểm định với mô hình ARIMA 59
3.1.5 . Dự báo 63
3.2. Đánh giá mô hình 64

Tp. HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
TTCN: Trung tâm công nghiệp
TTQT &DVKTMT: Trung tâm quan trắc và dịch vụ kỹ thuật Môi trường
UBND: Ủy ban nhân dân
VCĐ: Vàm Cỏ Đông
VKTTĐPN: Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam
VSV: Vi sinh vật
WQI Water Quality Index
XLNT: Xử lý nước thải

vii

DANH MỤC BẢNG Trang
Bảng 1. 1: Thay đổi thời tiết khí hậu tỉnh Long An từ năm 2005-2009 7
Bảng 1.2:
(%) 10
Bảng 1.3: Tình hình sử dụng đất giai đoạn 2000 – 2005 12
Bảng 1.4: Tình hình biến động về sử dụng đất tỉnh Long An đến năm 2010 13
Bảng 3.1: Bảng quy định các giá trị qi, Bpi 47
Bảng 3.2 :Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa 48
Bảng 3.3: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số Ph 48
Bảng 3.4: Bảng đánh giá chất lượng nước 49
Bảng 3.5: Bảng vị trí quan trắc và mô tả ảnh hưởng 50
Bảng 3.6: Bảng giá trị quan trắc tại vị trí số 1và số 2 năm 2006 52
Bảng 3.7: Giá trị WQI thông số quý 1 và 2 năm 2006 53
Bảng 3.8: Giá trị WQI tính toán cho sông VCĐ 54
Bảng 3.9: Kết quả kiểm định ADF chuỗi WQI theo tính chặn 57
Bảng 3.10. Kết quả kiểm định ADF chuỗi WQI theo xu thế và tính chặn 58
Bảng 3.11: Giá trị tương quan của chuỗi WQI 59
Bảng 3.12: Các thông số ước lượng mô hình ARIMA (1, 0, 1) 61


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay, trong quá trình đô thị hóa và phát triển công nghệ đã đem lại những lợi
ích to lớn cho con người, tuy nhiên mặt trái của nó là gây ra những tác động tiêu cực
đối với môi trường sống của chúng ta. Các chất ô nhiễm đưa vào môi trường ngày càng
nhiều làm tổn thương các hệ sinh thái – gây tổn hại đến cấu trúc hệ sinh thái và tàn phá
môi trường sống của vi sinh vật, đặc biệt là môi trường nước. Hơn nữa, nước là thành
phần quan trọng cho sự sống của con người, VSV và các hoạt động phát triển công
nghiệp.Một nhiệm vụ quan trọng đặt ra là chúng ta phải dự đoán sự biến đổi của môi
trường dưới sự tác động của nhiều yếu tố khác nhau.
Dự báo là một nhu cầu không thể thiếu cho những hoạt động của con người trong
bối cảnh bùng nổ thông tin.Dự báo sẽ cung cấp những cơ sở cần thiết cho các hoạch
định, và có thể nói rằng nếu không có khoa học dự báo thì những dự định tương lai của
con người vạch ra sẽ không có sự thuyết phục đáng kể.Do vậy, mô hình hóa môi
trường sẽ giúp đưa ra những dự báo trước, từ đó đưa ra những biện pháp quản lý và
biện pháp kỹ thuật thích hợp đối với tài nguyên.
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phần mềm tính toán, mô phỏng chất lượng nước
đang được sử dụng trong dự báo. Do vậy, đồ án đã thực hiện đề tài: “Ứng dụng mô
hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An”
2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Trê n thế giới, kỹ thuật dự báo đã hình thành từ thế kỉ thứ 19, tuy nhiên dự báo có
ảnh hưởng mạnh mẽ khi công nghệ thông tin phát triển vì bản chất mô phỏng của các
phương pháp dự báo rất cần thiết sự hỗ trợ của máy tính. Đến năm những 1950, các lý
thuyết về dự báo cùng với các phương pháp luận được xây dựng và phát triển có hệ
thống.Trong bối cảnh bùng nổ công nghệ thông tin, dự báo đã trở thành một nhu cầu
không thể thiếu cho những hoạt động của con người.Dự báo sẽ cung cấp những cơ sở
cần thiết cho các hoạch định trong tương lai.Trong công tác phân tích dự báo, vấn đề
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An


Trang 3

- Tiến hành dự báo chất lượng nước sông thông qua chỉ số chất lượng nước bằng mô
hình ARIMA.
- Dự báo xu hướng biến động CLN, đánh giá những kết quả đạt được.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Thu thập thông tin: kết quả quan trắc chất lượng nước sông VCĐ hàng năm của
Trung tâm Quan trắc và Dịch vụ Kỹ thuật Môi trường Long An.
- Xử lý, thống kê, sử dụng phần mềm Exel.
- Phương pháp kế thừa, phân tích kết quả nghiên cứu từ các nguồn hiện có.
- Phương pháp tính chỉ số WQI để đánh giá tổng hợp chất lượng nước sông VCĐ.
- Phương pháp mô hình toán và công nghệ thông tin.
6. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Xác định được các giá trị của chỉ số chất lượng nước.
- Lập được mô hình ARIMA cho chỉ số chất lượng nước.
- Dự báo, đánh giá chất lượng nước sông VCĐ trong thời gian tới.
- Mô phỏng được CLN sông VCĐ thông qua GIS.
7. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài tốt nhiệp gồm có 3 chương:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯ ỢNG NGHIÊN CỨU
- Giới thiệu chung về tỉnh Long An.
- Hiện trạng môi trường nước sông VCĐ.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐƯỢC SỬ DỤNG
- Giới thiệu về mô hình ARIMA, phần mềm Eview.
- Các bước tiến hành mô hình ARIMA cho sông VCĐ.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN DỰ BÁO CLN SÔNG VÀM CỎ ĐÔNG
- Kết quả tính toán chỉ số CLN bằng WQI.
- Kết quả dự báo mô hình ARIMA.
- Mô phỏng CLN thông qua GIS.
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

0
47’02”, vĩ độ từ 0
0
23’40” đến
vĩ độ 11
0
03’00”. Sông Vàm Cỏ Đông có độ rộng trung bình 170 m, nơi hẹp nhất
khoảng 120m, nơi rộng nhất ra cửa Soài Rạp khoảng 200 m.Sông Vàm Cỏ Đông có
diện tích lưu vực là 600 km
2
, hệ số uốn khúc là 1.78 và độ dốc lòng sông là 0.4%.Diện
tích lưu vực kín của sông tính đến Gò Dầu hạ khoảng 6000 km
2
, lưu lượng bình quân
qua nhiều năm là 94 m
3
/s, vào mùa kiệt là 10 m
3
/s, độ sâu trung bình từ 17 – 21
m.Sông Vàm Cỏ Đông được nối với sông Vàm Cỏ Tây bằng các con kênh ngang
Maeng – Rạch Gốc, Trà Cú Thượng, kênh Thủ Thừa và các kênh đào khác. Ngoài ra
sông Vàm Cỏ Đông còn được nối với sông Sài Gòn bởi các kênh Thầy Cai, An Hạ,
Rạch Trà và sông Bến Lức.

Hình 1.2: Bản đồ sông Vàm Cỏ Đông
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

Trang 6

1.1.2 . Điều kiện tự nhiên

Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

Trang 7

là tháng 12( tại trạm Tân An là 24.1
0
C), tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 05 ( tại
trạm Mộc Hóa là 29.7
0
C).
Nhiệt độ vùng góp phần vào việc thay đổi lượng nước sông Vàm Cỏ Đông, xáo trộn
dòng chảy do hiện tượng bốc hơi hoặc ngưng tụ dòng sông.
Bảng 1.1:Thay đổi thời tiết khí hậu tỉnh Long An từ năm 2005-2009
Tr ạm
Thời
gian
Nhiệt độ
trung bình
(
o
C)
Lượng mưa trung
bình (mm/năm)
Độ ẩm trung
bình (%)
Số giờ nắng
trung bình
(giờ/năm)
Tân
An

80,7
2.574,1
2006
26,8
1.452,1
81,1
2.541,4
2007
27,4
1.446,3
81,9
2.382,1
2008
27,3
1.944,7
81,9
2.488,0
2009
27,7
1.417,3
82,4
2.717,0

Mùa khô năm 2011 -2012 trên địa bàn tỉnh nhiệt độ tối thấ
19.3° 19.2° (26/12), nhiệt độ đa 35.2°C (03/3)
35.7°
1.0°C .Nhiệt độ trung bình đạt 27.2 – 27,7
0
C
Trong giai đạn mùa khô năm 2012 -2013, nhiệt độ thấp nhất năm 2013 cao hơn

1.673,5 mm, chêch lệch giữa năm cao nhất và năm thấp nhất là 188,5mm. Đến giai
đoạn 2010-2012, lượng mưa dao động trong khoảng 1350 – 1880 mm.
• Lượng mưa trung bình các năm (2005-2009) tại trạm Mộc Hoá dao động:
1.417,3-1.944,7mm, chêch lệch giữa năm cao nhất và năm thấp nhất là 527,4mm. Từ
năm 2010 đến nay lượng mưa dao động ở mức 1400 – 1900 mm.
c. Độ ẩm không khí và độ bốc hơi
• Độ ẩm không khí được thể hiện trong bảng 1.1:
- Độ ẩm không khí trung bình các năm (2005-2009) tại trạm Tân An dao động:
87,6-88,5%, chêch lệch giữa năm cao nhất và năm thấp nhất là 0,9%
- Độ ẩm không khí trung bình các năm (2005-2009) tại trạm Mộc Hoá dao động:
80,7-82,4%, chêch lệch giữa năm cao nhất và năm thấp nhất là 1,7%
Độ ẩm không khí trung bình khu vực Tân An cao hơn khu vực Mộc Hóa khoảng 7-
8%. Độ ẩm cao nhất xuất hiện vào tháng 07 tại trạm Tân An là 94% và thấp nhất xuất
hiện vào tháng 03 tại trạm Mộc Hóa là 74%.
• Độ bốc hơi:
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

Trang 9

Là lưu vực có nhiệt độ cao, nắng nhiều lại có gió nên lượng bốc hơi nhìnchung trên
toàn vùng lớn. Lượng bốc hơi ở Vàm Cỏ Đông khá cao, mức trung bình nhiều năm nay
là 1173 mm.
d. Chế độ gió và bức xạ nhiệt
- Chế độ gió:
Gió trong khu vực phân bố theo hai mùa:
 Mùa khô: Hướng gió thịnh hành là gió Đông Nam với tần suất từ 60 – 70 % ( từ
tháng 11 đến tháng 3 năm sau), gió suất phát từ lục địa nên khô và lạnh.
 Mùa mưa: Hướng gió thịnh hành là hướng Tây Nam với tần xuất 70% từ tháng 05
đến thánh 11). Gió theo hướng từ biển vào nên mang nhiều hơi nước, gây mưa. Tốc độ
gió trung bình trong các năm vào khoảng 1.5 – 2.5 m/s, mạnh nhất vào tháng 3 ( 2.53

nội địa và thời gian cũng dài hơn. Nguyên nhân là do hoạt động mạnh của triều, gió
chướng, lượng nước thượng nguồn ít và nhất là khai thác nước mặt quá nhiều trong
mùa kiệt.
Bảng 1.2: (%)
Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn tỉnh Long An năm 2010
ậ

Năm
Tân An

2006
2.9
4.2
2007
7.2
8.0
2008 6.6 7.4
2009
3.0
5.7
2010
10.6
12.6
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

Trang 11

ỉ
– ).
Việc xâm nhập mặn đã làm biến đổi hệ sinh thái vùng vốn ổn định nhiều năm trước

2001
2002
2003
2004
Tổng diện tích
444.866,23
444.866,23
449.2888,45
449.122,15
499.122,15
1. Đất nông
nghiệp
320.446,87
320.446,87
324.749,95
321.872,33
321.872,33
2. Đất mặt
nước nuôi
trồng thủy sản
1.221,17
1.221,17
1.515,68
1.517,48
1.517,48
3. Đất lâm
nghiệp
33.336,48
33.336,48
51.728,78

Nhóm đất nông nghiệp năm 2010 có diện tích giảm so với năm 2005, trong đó diện
tích đất sản xuất nông nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất nông nghiệp khác đều tăng,
diện tích giảm chủ yếu là do diện tích đất lâm nghiệp giảm, bao gồm diện tích đất rừng
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

Trang 13

sản xuất giảm, nhưng diện tích đất rừng phòng hộ và rừng đặc dụng tăng.
Nhóm đất phi nông nghiệp năm 2010 có diện tích tăng so với năm 2005. Nhóm đất
chưa sử dụng năm 2010 có diện tích giảm so với năm 2005.
Bảng 1.4: Tình hình biến động về sử dụng đất tỉnh Long An đến năm 2010
Hạng mục
2005 (ha)
2010 (ha)
Biến động (ha)
Tăng (+)
Giảm (-)
Tổng diện tích tự nhiên
449.380,61
449.228,16
-152,45
1. Đất nông nghiệp
378.000,16
361.503,52
-16.496,64
1.1 Đất sản xuất nông nghiệp
304.375,09
309.192,71
4.817,62
1.2 Đất lâm nghiệp

32,48
2.5 Đất sông suối và mặt nước
chuyên dùng
14.256,11
18.981,40
4.725,29
2.6 Đất phi nông nghiệp khác
124,68
217,29
92,61
3. Đất chưa sử dụng
3.309,60
502,33
-2.807,27
Nguồn: Sở Tài nguyên & Môi trường Long An năm 2010
Đến năm 2011, đất nông nghiệp toàn tỉnh là 309,2 ha có xu hướng giảm so với các
năm trước;đất lâm nghiệp là 43,9 ha, đất chuyên dùng là 43,2 ha, đất ở là 32,9 hađều
tăng lên đáng kể.
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

Trang 14

1.1.4. Tình hình cấp nước
a. Cấp nước cho sinh hoạt
Khả năng cấp nước sạch đã không thể đáp ứng nhu cầu người dân trong tỉnh.Tổng
công suất cấp nước hiện chỉ đạt 57.616 m
3
/ngày. Với dân số 1,4triệu người, mỗi người
chỉ có khoảng 40 lít nước sử dụng mỗi ngày. Điều đó chỉ ra rằng việc cấp nước sạch
hiện nay là một nhu cầu cấp bách. Chỉ có 52% dân số tiếp cận và sử dụng nguồn nước

việc lấy nguồn nước ngầm sử dụng sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Đến
năm 2008 Long An có 10.013 cơ sở sản xuất công nghiệp đang hoạt động, nhu cầu
dùng nước của các cơ sở này chưa được thống kê đầy đủ nhưng có thể nói là rất lớn.
Nước cấp cho hoạt động sản xuất công nghiệp hiện nay chủ yếu do các chủ đầu tư tự
khai thác từ nguồn nước ngầm, đáp ứng được nhu cầu nước cho sản xuất trước mắt.
Tuy nhiên, về lâu dài việc khai thác quá mức nguồn nước ngầm sẽ ảnh hưởng không
tốt đến môi trường và có nguy cơ làm cạn kiệt nguồn nước.
1.1.5. Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải
Cho đến nay, trên toàn địa bàn tỉnh Long An mới chỉ có một phần của thành phố
Tân An có hệ thống thoát nước tương đối tốt (ở các khu vực trung tâm thành phố), tuy
nhiên hệ thống này đã được xây dựng từ khá lâu và được bổ sung, chắp vá theo thời
gian, đến nay cũng đã bị hư hỏng, xuống cấp nhiều (hiện tại không còn tài liệu nào thể
hiện đầy đủ hiện trạng mạng lưới cống ngầm thoát nước ở thành phố Tân An). Hệ
thống thoát nước này phần lớn là cống ngầm, thoát chung cho cả nước mưa và nước
thải đô thị. Toàn bộ l
ượng nước thải đô thị hiện tại đều chưa được thu gom xử lý tập
trung (một số ít nguồn thải được xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại) mà được thoát ra các
sông, kênh rạch gần nhất theo địa hình tự chảy qua hệ thống miệng cống, cửa xả ven
sông rạch.
Ở các huyện còn lại, hệ thống thoát nước nói chung còn rất hạn chế, chỉ có một số ít
thị trấn có hệ thống thoát nước nhưng rất manh mún, phạm vi phục vụ rất hạn chế. Các
khu dân cư vượt lũ mới hình thành gần đây mặc dù có đầu tư hạ tầng cấp thoát nước
nhưng còn rất nhiều vấn đề phát sinh phải giải quyết. Tất cả các hệ thống đó cũng đều
Ứng dụng mô hình ARIMA dự báo chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông tỉnh Long An

Trang 16

là hệ thống thoát chung cho cả nước mưa và nước thải sinh hoạt, thoát trực tiếp ra sông
rạch mà không hề có bất kỳ biện pháp xử lý nào.
Phần lớn các bệnh viện, trung tâm y tế trên địa bàn tỉnh chưa có hệ thống xử lý nước