ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGUYỄN VĂN CƯƠNG
ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO CÁC SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Thái Nguyên - 2014
i
i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGUYỄN VĂN CƯƠNG
ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO CÁC SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY
Chuyên ngành : Khoa học môi trường.
Mã số ngành : 60 44 03 01
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. TRỊNH THỊ THANH
2. PGS.TS. ĐỖ THỊ LAN
Thái Nguyên – 2014
ii
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thiện được luận văn tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Khoa học
Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã luôn quan tâm

DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH vii
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của Đề tài 1
2. Mục tiêu của Đề tài 2
3. Yêu cầu của đề tài 2
4. Ý nghĩa của đề tài 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4
1.1.1. Cơ sở lý luận 4
1.1.2. Cơ sở pháp lý 5
1.2. Tổng quan nghiên cứu trên Thế giới và trong nước 6
1.2.1. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) 6
1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ số đánh giá chất
lượng nước mặt 8
1.2.3. Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng các chỉ số đánh
giá chất lượng nước mặt 18
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU23
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 23
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 23
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 23
2.2. Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài 23
2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 23
2.2.2. Thời gian nghiên cứu 23
2.3. Nội dung nghiên cứu 24
2.3.1. Nghiên cứu, đánh giá các nguồn thải có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng
nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 24
v
v
2.3.2. Đánh giá hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa

3.3.2. Kết quả tính toán theo phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá
trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính 60
3.3.3. Kết quả tính toán, đánh giá chất lượng nước theo phương pháp tính giá trị 75%
65
3.3.4. Phân vùng chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 70
3.3.4.1. Phân vùng theo mục đích khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước 70
3.3.4.2. Phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng 71
3.3.5. Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước chất lượng nước các sông theo phân
vùng thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 73
3.3.5.1. Đánh giá về khả năng cấp nước tốt cho sinh hoạt của lưu vực sông Nhuệ Đáy
73
3.3.5.2. Đánh giá về khả năng cấp nước cho sinh hoạt nhưng cần có biện pháp xử lý
phù hợp của lưu vực sông Nhuệ Đáy 73
3.3.5.3. Đánh giá về khả năng cấp nước cho nông nghiệp của lưu vực sông Nhuệ Đáy
74
3.3.5.4. Đánh giá về khả năng cấp nước cho nuôi trồng thủy sản của lưu vực sông
Nhuệ Đáy 74
3.3.6. Xây dựng bảng chỉ số ô nhiễm đánh giá theo mục đích sử dụng 75
3.4. So sánh ưu và nhược điểm khi áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước
theo phương pháp WQI, phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá trị tỷ
lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính và phương pháp tính giá trị 75% 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79
1. Kết luận 79
2. Kiến nghị 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
PHỤ LỤC 82
vii
vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường

SI
Chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số
viii
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Vị trí, tọa độ lấy mẫu 25
Bảng 2.2: Bảng quy định các giá trị q
i
, BP
i
28
Bảng 2.3: Bảng quy định các giá trị BPi
i
và qi đối với DO
% bão hòa
28
Bảng 2.4.Bảng quy định các giá trị Bp
i
và q
i
đối với thông số pH 29
Bảng 2.5: Áp dụng tính giá trị 75% đối với các thông số 31
Bảng 3.1: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội đổ vào lưu vực sông
Nhuệ - Đáy 33
Bảng 3.2: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Hà Nam đổ vào lưu vực sông Nhuệ
- Đáy 34
Bảng 3.3: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Nam Định đổ vào lưu vực sông
Nhuệ - Đáy 34
Bảng 3.4: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Ninh Bình đổ vào lưu vực sông
Nhuệ - Đáy 35

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên LVS Nhuệ Đáy 26
Hình 3.1: Tỷ lệ nước thải sinh hoạt đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 35
Hình 3.2: Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 37
Hình 3.3: Tỷ lệ phân bố các làng nghề trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy 39
Hình 3.4: Tỷ lệ nước thải bệnh viện đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 40
Hình 3.5: Diễn biến nồng độ oxi hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 41
Hình 3.6: Diễn biến hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 42
Hình 3.7: Diễn biến hàm lượng BOD
5
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 42
Hình 3.8: Diễn biến hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 43
Hình 3.9: Diễn biến hàm lượng NH
4
+
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 44
Hình 3.10: Diễn biến hàm lượng PO
4
3-
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 44
Hình 3.11: Diễn biến nồng độ oxi hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 45
Hình 3.12: Diễn biến hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 46
Hình 3.13: Diễn biến hàm lượng BOD
5
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 46
Hình 3.14: Diễn biến hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 47
Hình 3.15: Diễn biến hàm lượng NH
4
+
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 48

phổ biến…
Nhằm góp phần ngăn chặn nguy cơ ô nhiễm về nguồn nước cũng như từng
bước khắc phục, cải thiện và bảo vệ nguồn nước mặt lưu vực sông Nhuệ - Đáy, cần
thiết phải tiến hành nghiên cứu để xây dựng công cụ quản lý thống nhất và tổng hợp
tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ Đáy. Chỉ số chất lượng nước và phân vùng chất
lượng nước là công cụ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mục
đích quy hoạch sử dụng hợp lý nguồn nước mặt và xây dựng định hướng kiểm soát
ô nhiễm, bảo vệ môi trường nước, từ đó, xây dựng các biện pháp để kiểm soát ô
nhiễm môi trường nước tốt hơn, đây là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách.
2
2
Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của Nhà trường, dưới sự hướng
dẫn tận tình của cô giáo PGS. TS Trịnh Thị Thanh và PGS.TS Đỗ Thị Lan tôi đã
lựa chọn đề tài:“Áp dụng một số phương pháp tính toán chất lượng nước cho các
sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy” làm đề tài luận văn tốt nghiệp.
Bố cục của luận văn tốt nghiệp bao gồm: Ngoài phần mở đầu, kết luận bố
cục luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
2. Mục tiêu của Đề tài
* Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ
Đáy và những tác động đến chất lượng nguồn nước. Từ đó đề xuất một số phương
pháp tính toán chất lượng nước sông trong những trường hợp cụ thể.
* Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy
- Áp dụng phương pháp tính toán chất lượng nước cho công tác phân vùng
- Đề xuất áp dụng các phương pháp tính toán chất lượng nước sông trong những
trường hợp khác nhau (lựa chọn thông số quan trắc, lựa chọn phương pháp tính

- Khái niệm môi trường : Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi Trường
Việt Nam năm 2005 môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm
các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời
sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”.[14]
- Lưu vực:[15]
+ Lưu vực là một đơn vị diện tích mặt đất, trong đó quá trình tích luỹ và vận chuyển
của nước diễn ra tương đối độc lập với các diện tích xung quanh.
+ Lưu vực là phần lớn diện tích bề mặt trong tự nhiên mà mọi lượng nước mưa khi
rơi xuống sẽ tập trung lại và thoát ra một cửa duy nhất.
+ Lưu vực này phân cách với các lưu vực khác xung quanh bằng những dông núi,
đồi, gò liên tiếp bao quanh nó.
- Lưu vực sông:
Theo Điều 3 - Luật Tài nguyên nước: "Lưu vực sông là vùng địa lý mà trong
phạm vi đó nước mặt, nước dưới đất chảy tự nhiên vào sông”. [15]
Lưu vực sông là những lưu vực có diện tích trên 1000 km
2
; ranh giới địa hình
bao gồm 1 vùng đất có thể 2 hoặc 3 tỉnh và 2 hoặc nhiều vùng; quản lý lưu vực
trong 1 vùng hoặc nhiều vùng.
- Tài nguyên nước bao gồm nguồn nước mặt, nước dưới đất, nước mưa và
nước biển thuộc lãnh thổ của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam.[15]
- Ô nhiễm nguồn nước là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và
thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật
cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật.
5
5
- Suy thoái nguồn nước là sự suy giảm về số lượng, chất lượng nguồn nước
so với trạng thái tự nhiên hoặc so với trạng thái của nguồn nước đã được quan trắc
trong các thời kỳ trước đó.
- Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có

- Nghị định 29/2011/NĐ-CP ngày 28/4/2011 của Chính phủ quy định đánh
giá môi trường chiến lước, đánh giá tác động môi trường và cam kết bảo vệ môi
trường;
- Nghị định số 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 của Chính Phủ Quy định
về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ Môi trường;
- Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27 tháng 11 năm 2013 của Chính phủ
Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước
- Thông tư 02/2009/TT - BTNMT ngày 19 tháng 3 năm 2009: Quy định
đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước;
- Thông tư số 27/2014/TT - BTNMT ngày 30/05/2014 của Bộ Tài nguyên và
Môi trường về hướng dẫn thực hiện Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27 tháng
11 năm 2013 của chính phủ quy định việc Quy định việc đăng ký khai thác nước
dưới đất, mẫu hồ sơ cấp, gia hạn, điều chỉnh, cấp lại giấy phép tài nguyên nước;
- QCVN 08:2008/QCVN - BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước mặt.
1.2. Tổng quan nghiên cứu trên Thế giới và trong nước
1.2.1. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI)
Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index- WQI) là một chỉ số tổ hợp được
tính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toán
học. WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một
thang điểm.[16]
Hiện nay, có rất nhiều quốc gia, địa phương xây dựng và áp dụng chỉ số WQI.
Thông qua một mô hình tính 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
7
7
* Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:[17]
- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc ra
các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên.

Các thông số thường có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khác nhau,
vì vậy để tập hợp được các thông số vào chỉ số WQI ta phải chuyển các thông số về
cùng một thang đo. Bước này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số. Chỉ số phụ
có thể được tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn
- Bước 3: Trọng số
Trọng số được đưa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khác
nhau đối với chất lượng nước. Trọng số có thể xác định bằng phương pháp delphi,
phương pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng
của các thông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu
chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phương
pháp thống kê…
Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết. Mỗi lưu vực khác
nhau có các đặc điểm khác nhau và có các trọng số khác nhau, vì vậy WQI của các
lưu vực khác nhau không thể so sánh với nhau.
- Bước 4: Tính toán chỉ số WQI cuối cùng
Các phương pháp thường được sử dụng để tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số
phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớn nhất.
1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ số đánh giá
chất lượng nước mặt
Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều
các nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI.
1.2.2.1. Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo
phương pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation-NSF)
– sau đây gọi tắt là WQI-NSF
9
9
a, Mô hình WQI áp dụng tại bang Origon- Hoa Kỳ
a.1, Lựa chọn các thông số
WQI là một con số đại diện cho chất lượng nước tính toán từ 8 thông số: Nhiệt
độ, DO, BOD, pH, Tổng N (ammonia+Nitrate nitrogen), Tổng P, Tổng rắn (Total

thành phần:



n
i
ii
WSIWQI
1
[18]
Trong đó SI
i
là chỉ số phụ đối với thông số i, W
i
là trọng số tương ứng.
NSF AQI là trung bình theo không gian (geometic mean) có trọng số của các
chỉ số phụ thành phần:



n
i
ii
WSIWQI
1
[18]
WQI được sử dụng hiện tại ở Oregon sử dụng hàm bình phương điều hòa
không trọng số theo công thức sau:



- Các chất dinh dưỡng: Tổng N, nitrat, Tổng P
- Vi khuẩn: Tổng coliform và Fecal Coliform
b.2, Tính toán chỉ số phụ
Chỉ số phụ được tính toán từ giá trị thông số bằng phương pháp đường cong tỷ
lệ (rating curve), đường cong này được xây dựng từ các tiêu chuẩn về nước mặt và
các nghiên cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước.
b.3, Trọng số
Không sử dụng trọng số
b.4, Tính toán chỉ số cuối cùng
Sử dụng công thức trung bình cộng không trọng số:



n
i
i
q
n
I
1
1
[18]
Trong đó:
I: Chỉ số cuối cùng
n: số lượng thông số
q
i
: chỉ số phụ
Thang điểm WQI:
- Tốt: 0 – 44

i
= Faccced/Ftotal)
CSL tính toán các chỉ số chất lượng nước khác nhau cho các mục đích sử
dụng khác nhau như: bảo vệ các loài thủy sinh, dùng làm nước sinh hoạt, môi
trường nước mặn…
- Phương pháp của QUEBEC [18]
Phương pháp này dựa trên cách tiếp cận của New Zealand. WQI là giá trị
nhỏ nhất của các giá trị WQI phụ. Mỗi chỉ số phụ được tính toán từ một thông số
quan trắc môi trường nước.
WQI = min(Isub1, Isub2, …, Isubn)
Phương pháp tính toán các chỉ số phụ khác các phương pháp áp dụng tại
Canada đó là phương pháp này sử dụng đường cong Delphi. Đường cong Delphi
xây dựng bằng phương pháp chuyên gia về mức độ quan trọng của các thông số
trong môi trường nước. Họ sử dụng một đường phi tuyến (dựa trên ý kiến tổng hợp
các chuyên gia) để xác định mức WQI phụ dựa trên giá trị các thông số. Chỉ số
Quebec là giá trị xấu nhất của các giá trị WQI phụ.
- Phương pháp British Columbia [18]
 
2/1
322212 FFFWQI 
F1 là phần trăm các mẫu vượt quá mức hướng dẫn
13
13
F2 là phần trăm các thông số có một hoặc nhiều hơn 1 mẫu vượt quá mức
hướng dẫn
F3 là giá trị cao nhất của mẫu vượt quá mức hướng dẫn
Trong 3 thành phần F1, F2, F3 thì có 2 thành phần giống với các phương
pháp tính WQI khác” F2 giống với chỉ số của bang Alberta, F3 tương tự chỉ số của
trung tâm St Laurent, còn thành phần F1 thì không giống bất kỳ phương pháp nào
khác. Các mức WQI khác nhau phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau.

hơn giới hạn dưới), ta tính giá trị như sau:
 Excursio
i
= (giá trị thông số/mức hướng dẫn) – 1 khi giá trị thông số cao hơn
giới hạn trên của mức hướng dẫn.
 Excursio
i
= (mức hướng dẫn/giá trị thông số) – 1 khi giá trị thông số thấp
hơn giới hạn dưới của mức hướng dẫn.
- Tính toán giá trị nse

n
excusio
nse
k
i
i



1
[18]
 Trong đó n là tổng số mẫu
- F3 được tính toán bằng phương pháp tiệm cận và có khoảng giá trị từ 0 đến 100

01.001.0
3


nse