Đồ án chuyên ngành
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề 6
2. Tính cấp thiếp của đề tài 6
3.Mục đích của đề tài 7
4.Nội dung nghiên cứu 7
5.Phạm vi nghiên cứu 7
NỘI DUNG
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG CẦU 8
1.1.Điều kiện tự nhiên 8
1.1.1.Vị trí địa lý 9.
1.1.2.Chế độ thủy văn 9
1.2.Đặc điểm kinh tế – xã hội 10
1.2.1.Đặc điểm dân cư – xã hội 10
1.2.2.Đặc điểm kinh tế 11
1.3.Hiện trạng môi trường nước trên lưu vực sông Cầu 11
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 30
2.1.Tổng quan về WQI 30
2.2.Kinh nghiệm xây dựng WQI của một số quốc gia trên thế giới 34
2.2.1.Mô hình WQI áp dụng tại bang Origon – Hoa Kỳ 34
2.2.2.Mô hình WQI của Bhargava (Ấn Độ) 35
2.3.Tình hình nghiên cứu & áp dụng chỉ số WQI tại Việt Nam 37
2.3.1.Mô hình WQI của hệ thống sông Đồng Nai 37
2.3.2.Mô hình WQI áp dụng cho sông Hậu 39
2.3.3.Sổ tay hướng dẫn tính toán chí số chất lượng nước theo quyết định số 879/QĐ-
TCMT 42
2.4.GIS - Ứng dụng của GIS 47
2.4.1.Khái niệm: 47
2.4.2.Các thành phần củaGIS 47
SVTH: Ngô Văn Hùng

10.Hình 1.10: Biểu đồ giá trị TSS trung lưu 20
11. Hình 1.11: Biểu đồ giá trị Coliform trung lưu 21
12. Hình 1.12: Biểu đồ giá trị N- NH
4
trung lưu 22
13. Hình 1.13: Biểu đồ giá trị P- P0
4
trung lưu 23
14. Hình 1.14: Biểu đồ giá trị BOD
5
hạ lưu 24
15. Hình 1.15: Biểu đồ giá giá trị COD hạ lưu 25
16.Hình 1.16: Biểu đồ giá trị TSS hạ lưu 26
17. Hình 1.17: Biểu đồ giá trị Coliform hạ lưu 27
18. Hình 1.18: Biểu đồ giá trị N- NH
4
hạ lưu 28
19. Hình 1.19: Biểu đồ giá trị P- P0
4
hạ lưu 29
20. Hình 2.1 Đồ thị hàm nhạy FI 36
21. Hình 2.2. Các giá trị xây dựng chỉ số WQI 39
22. Hình 2.3. Đồ thị và hàm số tương quan giữa COD và chỉ số phụ 40
23. Hình 2.4 các thành phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu 48
24. Hình 2.5. Các thành phần cứng chính của GIS 49
26. Hình 2.6 Thành phần phần mềm của GIS 50
27. Hình 2.7. Sơ đồ nhập dữ liệu 50
28.Hình 2.8 Mô hình của modul quản lý và lưu trữ CSDL 51
SVTH: Ngô Văn Hùng
3

ngoài chảy vào ,nói một cách khái quát,Việt Nam có tổng lượng nước mặt trung bình
năm bằng khoảng 830 tỷ m
3
.Trong đó thành phần hình thành trong nước là 310 tỷ
m
3
,chiếm 37%;phần từ nướcngoài chảy vào là 520 tỷ m
3
,chiếm 63%. Tài nguyên nước
nói trên tồn tại dưới những dạng hình thức khác nhau như sông,hồ kênh,rạch,đầm
phá,vừa lưu giữ,vận chuyển, chuyển hóa nước,vừa tạo nên tài nguyên đa dạng sinh học
và nguồn cảnh sắc thiên nhiên vô cùng phong phú và đa dạng.
Tuy nhiên,tình hình khai thác và sử dụng tài nguyên nước mặt nói chung ở Việt
Nam đã và đang xảy ra những vấn đề mà chúng ta cần phải quan tâm. Sông Cầu là một
trong những con sông của Việt Nam có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước
ngọt cho hoạt dông sản xuất nông nghiệp,công nghiệp,làng nghề thủ công hoạt động
đánh bắt thủy sản …Tuy nhiên với sự khai thác quá mức nước sông và việc xả các
chất thải xuống dòng sông đã và đang làm suy giảm cả về chất lượng cũng như số
lượng nước con sông này.
2. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng
nước của lưu vực sông Cầu
Tài nguyên nước của nhiều con sông của Việt Nam nói chung đang ở trong tình
trạng suy giảm cả về số lượng và chất lượng nước.Đối với Sông Cầu,do viêc khai thác
và phát triển chưa hợp lý như phát triển công nghiệp và khai khoáng ồ ạt,chặt phá rừng
phòng hộ đầu nguồn cũng như phát triển làng nghề chưa có quy hoạch cụ thể và việc
xử lý nước thải còn bi coi nhẹ …nên nguồn nước,cảnh quan và hệ sinh thái của Sông
Cầu cũng như lưu vực đang bị suy thoái và có nguy cơ cạn kiệt, nguồn nước càng bị
ô nhiễm nặng nề, giảm giá trị sử dụng, ảnh hưởng xấu đến sản xuất và đời sống, môi
trường sinh thái cảnh quan thiên nhiên .
Sông Cầu là một nhánh sông quan trọng của hệ thống sông Thái Bình,đây là nơi

- Đánh giá chất lượng nước theo phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI);
5. Phạm vi nghiên cứu :
- Địa điểm nghiên cứu : nghiên cứu từ thượng lưu,trung lưu vạ hạ lưu sông Cầu.
- Quy mô : lưu vực sông Cầu.
- Vấn đề trọng tâm : phân vùng chất lượng nước lưu vực sông Cầu.
- Phạm vi : môi trường nước mặt (dòng chảy trên) của sông Cầu.
- Thời gian: 23/4/2009 - 27/04/2009
SVTH: Ngô Văn Hùng
8
Đồ án chuyên ngành
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG CẦU
1.1. Điều kiện tự nhiên :
Sông Cầu là một dòng sông lớn trong hệ thống sông Thái Bình, bắt nguồn từ
vùng núi Phia Đeng (1527m) sườn đông nam của dãy Pia-bi-óc (Bắc Kạn, Cao Bằng) ,
Dòng chính dài 288km, chảy qua các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc
Ninh, Bắc Giang,Vĩnh Phúc và hai huyện của Hà Nội( Đông Anh, Sóc Sơn).
Nhìn chung địa hình sông Cầu thấp dần theo hướng Tây Bắc- Đông Nam và có
thể chia ra làm 3 vùng : miền núi, trung du và đồng bằng.
Mạng lưới sông suối của lưu vực sông Cầu tương đối phát triển, Các nhánh
sông chính phân bố tương đối đều dọc theo dòng sông chính, nhưng các sôngnhánh
tương đối lớn và đều nằm ở phía hữu ngạn lưu vực như các sông: Chợ Đu, Đu, Công,
Cà Lồ…Trên toàn bộ lưu vực có 68 sông suối có chiều dài trên 10km.
SVTH: Ngô Văn Hùng
9
Đồ án chuyên ngành
1.1.1. Vị trí địa lý :
Hình 1.1: Bản đồ Lưu Vực Sông Cầu
Lưu vực sông Cầu nằm trong phạm vi toạ độ địa lý: 21
o

Tổng lượng nước trên lưu vực sông Cầu là 4,5 tỷ m3/năm. Chế độ thủy văn của
các con sông trong lưu vực sông Cầu được chia thành 2 mùa:
Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70 – 80 % tổng lưu lượng dòng chảy
trong năm.
- Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20 – 30 % tổng lưu lượng dòng
chảy của năm.
Lưu lượng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10
lần, mực nước cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5 – 6 m.
1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội :
1.2.1. Đặc điểm dân cư – xã hội :
Bảng 1.1: Cơ cấu dân số các tỉnh thuộc lưu vực Sông Cầu
STT Tỉnh Dân số
(Nghìn người)
Mật độ dân số
(Người/km
2
)
1 Bắc Kạn 296.5 61
2 Thái Nguyên 1131.3 321
3 Vĩnh Phúc 1008.3 819
4 Bắc Giang 1560.3 408
5 Bắc Ninh 1034.2 1257
6 Hải Dương 1712.8 1038
Nguồn Niên giám thống kê năm 2010
Lưu vực chiếm khoảng 47% diện tích của 6 tỉnh. Tổng dân số 6 tỉnh thuộc lưu
vực năm 2010 khoảng trên 6,7 triệu người. Trong đó, dân số nông thôn khoảng 5,7 triệu
người, dân số thành thị khoảng trên 1 triệu người. Mật độ dân số trung bình khoảng
427 người/km
2
, cao hơn 2 lần so với mật độ trung bình quốc gia.

, COD, TSS, Coliform, Amoni - NH
4
+
, Photphat
-P0
4
3-
so sánh với QCVN 08/2008 dạng A2 và B1.
a. Đánh giá nồng độ BOD
5
(mg/l)
Hình 1.2 Biểu đồ giá trị BOD5 sông Cầu đoạn chảy qua Bắc Kạn
SVTH: Ngô Văn Hùng
12
Đồ án chuyên ngành
Dựa vào biểu đồ ta thấy hàm lượng BOD
5
(mg/l) từ các điểm quan trắc đều thấp
hơn cả QCVN08/2008 dạng A2 và B1. Ta thấy nếu xét dạng A2 tại trạm quan trắc
Thác Riềng hàm lượng BOD
5
là 1.9 mg/l thấp hơn hàm lượng quy chuẩn khoảng 3,1
lần và trạm Chợ Mới là1.6 mg/l ,Thần Sa là 1.83 mg/l thấp hơn hàm lượng quy chuẩn
khoảng 3,8 lần, còn theo dạng B1 thì thấp hơn nhiều lần.Vậy qua số liệu quan trắc đó
cho thấy hàm lượng BOD
5
phần thượng nguồn chảy qua tỉnh Bắc Kạn đều thỏa mãn
được quy chuẩn nước mặt dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt và tưới tiêu thủy
lợi
b. Đánh giá nồng độ Coliform (MPN/100ml).

lượng NH
4
+
thấp hơn cột B1 khoảng 2 lần song lại cao hơn cột A2 khoảng 1.3 lần Tại
SVTH: Ngô Văn Hùng
14
Đồ án chuyên ngành
trạm Chợ Mới hàm lượng này vượt quá cột A2 khoảng 1.4 lần và thấp hơn cột B1
khoảng 1.9 lần. Tóm lại với mức quy chuẩn quy định theo QCVN2008/BTNMT ta có
thể khẳng định được rằng hàm lượng NH
4
+
đã thỏa mãn được QCVN 08/2008 cột B1
và có thể thỏa mãn được cột A2.
e. Đánh giá nồng độ Phosphat – PO
4
3-
Hình 1.6 Biểu đồ giá trị P-PO4 sông Cầu đoạn chảy qua Bắc Kạn
Theo quy chuẩn và biểu đồ ta nhận thấy: Hàm lượng PO
4
3-
ở khu Chợ Mới,
Thần Sa đạt mức tiêu chuẩn cho phép. Song điều đó khiến chúng ta phải đặt ra câu hỏi
tại sao cùng trong thượng nguồn đoạn chảy Bắc Kạn mà trạm Thác Riềng lại có hàm
lượng PO
4
3-
vượt quá 1.3 lần so với QCVN 08/2008 cột A2 trong khi đó trạm Chợ
Mới, Thần Sa lại thấp hơn khá nhiều ( khoảng 10 lần).
SVTH: Ngô Văn Hùng

, COD,
SVTH: Ngô Văn Hùng
16
Đồ án chuyên ngành
TSS, Coliform, Amoni - NH
4
+
, Photphat -P0
4
3-
so sánh với QCVN 08/2008 dạng A2 và
B1.
Đoạn sông Cầu trước khi chảy vào thành phố Thái Nguyên : bắt đầu chịu tác
đọng do các hoạt động sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản, sản xuất nông
nghiệp dọc bên bờ sông. Ngoài ra ,đoạn sông này còn tiếp nhận 2 phụ lưu lá sông
Nghinh Tường và sông Đu nên chất lượng nước sông Cầu bị ảnh hưởng từ nguồn nước
hai phụ lưu này đổ sang. Sông Nghinh Tường chiu ảnh hưởng của hoạt động khai thác
vàng, đoạn cuối sông Đu tiếp nhận nước thải của mỏ than Phấn Mễ,tuy nhiên mức độ
ô nhiễm với hai dòng sông này chưa đáng kể.
a. Nồng độ BOD
5
trên sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên.
Hình 1.8. Biểu đồ giá trị BOD
5
trên sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên
Dựa vào biểu đồ Hình 1.8 ta thấy hàm lượng BOD
5
(mg/l) từ các điểm quan
trắc Thác Bưởi, Giang Tiên,Gia Bảy đều thấp hơn cả QCVN08/2008 cột A2 và cột
B1.tuy nhiên tại Mỏ Bạch cao hơn 1,7 lần so với Quy chuẩn 08 cột A2

Theo biểu đồ ta thấy rằng tổng hàm lượng NH
4
+
là thấp so với QCVN08/2008
cột B1 nhưng có phần cao so với cột A2. Đặc biệt tại chạm Mỏ Bạch hàm lượng
NH
4
+
cao hơn rất nhiều cột A2 khoảng 35 lần và cao hơn cột B1 khoảng 14 lần.
SVTH: Ngô Văn Hùng
19
Đồ án chuyên ngành
f. Nồng độ PO
4
3-
trên sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên.
Hình 1.13. Biểu đồ giá trị P-PO4 trên sông Cầu đoạn chảy qua Thái
Nguyên
Theo quy chuẩn và biểu đồ ta nhận thấy: Hàm lượng PO
4
3-
ở trạmGia Bảy vượt
mức tiêu chuẩn cho phép. Trạm Gia Bảy lại có hàm lượng PO
4
3-
vượt quá 2,0 lần so
với QCVN08/2008 cột A2 và 1,4 lần so với B1.Còn lại các trạm Thác Bưởi, Mỏ Bạch
đều dưới mức quy chuẩn 08 cột A2.
Tổng kết: Thái nguyên là tỉnh công nghiệp với các hoạt động sản xuất quy mô
lớn, nhỏ đa dạng. Đoạn sông chảy qua thành phố Thái Nguyên bắt đầu tiếp nhận nước

Đa Phúc: Cao hơn khoảng 2.1 lần(A2), thấp hơn1.2 lần (B1).
Cầu Vát : Cao hơn khoảng 2,3 lần QCVN08/2008 cột A2 và cao hơn 1,4 lần so
với cột B1.
d. Nồng độ Colifom Hạ lưu sông Cầu.
Dựa vào biểu đồ ta thấy hàm lượng Colifom (mg/l) từ các điểm quan trắc Lưu
Nhân Trú, Đa Phúc, Cầu Vát đều cao cả QCNV08/2008 cột A2 (Hình 1.17).
-Tại Lưu Nhân Trú cao hơn 19 lần so với Quy chuẩn 08 cột A2và cao hơn
12,8 lần so với quy chuẩn 08 cột B1.
-Tại Đa Phúc cao hơn 1,9 lần so với Quy chuẩn 08 cột A2 và cao hơn 1,2 lần
so với quy chuẩn 08 cột B1.
SVTH: Ngô Văn Hùng
22
Đồ án chuyên ngành
-Tại Cầu Vát cao hơn 1,0 lần so với Quy chuẩn 08 cột A2và Thấp hơn 1,5
lần so với quy chuẩn 08 cột B1.
Hình 1.17. Biểu đồ giá trị Coliform hạ lưu sông Cầu
e. Nồng độ N -NH4 Hạ lưu sông Cầu
Hình 1.18.Biểu đồ giá trị N-NH4 hạ lưu sông Cầu
Theo biểu đồ ta thấy rằng tổng hàm lượng NH
4
+
là cao so với QCVN08/2008
cột A2 nhưng có phần thấp so với cột B1. Đặc biệt tại trạm Lưu Nhân Trú hàm lượng
NH
4
+
cao hơn rất nhiều cột A2 khoảng 7,3 lần và cao hơn cột B1 khoảng 4,8lần
SVTH: Ngô Văn Hùng
23
Đồ án chuyên ngành

Đồ án chuyên ngành
Hiện nay có rất nhiều quốc gia/ địa phương xây dựng và áp dụng chỉ số WQI.
Thông qua một mô hình toán, từ các thông số khác nhau ta thu được một chỉ số duy
nhất. Sau đó chất lượng nước có thể được so sánh với nhau thông qua chỉ số đó. Đây
là phương pháp đơn giản so với việc phân tích một loạt các thông số.
Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:
- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho các quyết
định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên.
- Phân vùng chất lượng nước.
- Thực thi tiêu chuẩn WQI có thể đánh giá được mức độ đáp ứng/ không đáp ứng của
chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành.
- Phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian.
- Công bố thông tin cho cộng đồng.
- Nghiên cứu khoa học: Các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nước thường không
sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu vĩ mô khác như đánh
giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nước khu vực, đánh giá hiệu quả
kiểm soát phát thải
2.1.2. Quy trình xây dựng WQI.
Hầu hết quy trình chất lượng nước hiện nay đều được xây dựng thông qua quy
trình 4 bước như sau:
Bước 1: Lựa chọn thông số
Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lượng nước, sự lựa chọn các thông số
khác nhau để tính WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nước và mục tiêu của
WQI. Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể được phân loại như sau: Chỉ số chất
lượng nước thông thường, chỉ số chất lượng nước cho sử dụng đặc biệt.
Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp Delphi hoặc phân tích nhân tố
quan trọng. Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì sự
thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng. Các thông
SVTH: Ngô Văn Hùng
25