ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Cái Anh Tú

SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2013
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Cái Anh Tú

SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng: số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và chưa hề bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đã được cảm ơn và thông trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013
Người thực hiện luận văn

Cái Anh Tú

4


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1-2

Mục tiêu nghiên cứu

1

Phạm vi nghiên cứu

1

Nội dung nghiên cứu


2.2. Phương pháp nghiên cứu

16 - 23

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ, sông

24

Đáy
3.2. Tính toán chỉ số thể hiện chất lượng nước sông Đáy – Nhuệ
3.2.1. Phương pháp 1 - Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông thông

44
46 – 48

qua số lần thông số môi trường quan trắc đạt và không đat QCVN
3.2.2. Phương pháp 2 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc tính
toán chỉ số ô nhiễm tổng IB1

48

5


3.2.3. Phương pháp 3 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc tính
toán chỉ số WQI
A) Kịch bản 1: Tính WQI không có trọng số



71

Nhận xét phương pháp xác định chất lượng nước qua tính toán chỉ số

71

giá trị tỷ lệ trung bình
Nhận xét phương pháp xác định chất lượng nước qua tính toán chỉ số

71

WQI
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận

80 - 84

Kiến nghị

85

Tài liệu tham khảo

86 - 88

Phụ lục

89 - 100



:

Tài nguyên Môi trường

CLN

:

Chất lượng nước

CTCP

:

Chỉ tiêu cho phép

CLN

:

Chất lượng nước

BTNMT

:

Bộ Tài nguyên và Môi trường

BOD


:

Phương pháp

TCMT

:

Tổng Cục môi trường

A1

:

Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các
mục đích khác như loại A2, B1 và B2.

A2

:

Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp
dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động vật thủy
sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2

B1

:


thông số pH
Bảng 7 - Mức đánh giá chất lượng nước theo chỉ số
WQI
Bảng 8 – Phương pháp đánh giá trạng thái chất lượng
nước
Bảng 9 - Giá trị pH tại các điểm lấy mẫu dọc theo sông
Nhuệ
Bảng 10 - Giá trị pH tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Đáy
Bảng 11 - Giá trị TSS tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Nhuệ
Bảng 12 - Giá trị TSS tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Đáy
Bảng 13 - Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Nhuệ

20

Bảng14 - Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo

29

19

21
22
23
24
24
26


sông Nhuệ
Bảng 20 - Giá trị NH4+ tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Đáy
Bảng 21 - Giá trị PO43- tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Nhuệ
Bảng 22 - Giá trị PO43- tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Đáy
Bảng 23 - Giá trị Coliform tại các điểm lấy mẫu dọc
theo sông Nhuệ
Bảng 24 - Giá trị Coliform tại các điểm lấy mẫu dọc
theo sông Đáy
Bảng 25 - Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông
Nhuệ
Bảng 26 – Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông Đáy
Bảng 27 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông Nhuệ
thông qua số lần thông số môi trường quan trắc đạt và

35
37
37

43
37
44
45
47

không đat QCVN
Bảng 28 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông Đáy

53

Bảng 34 - Tính WQI các thông số của các mẫu nước
sông Nhuệ
Bảng 35 - Tính WQI các thông số của các mẫu nước
sông Đáy
Bảng 36 - Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất

53
54
54

lượng nước sông Nhuệ vào mùa khô
Bảng 37 - Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất
lượng nước
sông Nhuệ vào mùa mưa
Bảng 38 - Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất

55

56

lượng nước sông Đáy vào mùa khô
Bảng 39 - Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất
lượng nước sông Đáy vào mùa mưa
Bảng 40 – Trọng số đối với các thông số môi trường

57
60



có trọng số chung lưu vực)
Bảng 47 – So sánh tính chất lượng nước theo
các kịch bản và trường hợp khác nhau

67 -

Bảng 48 – Phương pháp xác định trạng thái chất lượng

70

68

nước
Bảng 49 - Phương pháp xác định trạng thái chất lượng

71

nước:Áp dụng cho thông số BOD
Bảng 50 – Tóm tắt so sánh các vấn đề do luận văn đưa
ra so sánh với các nghiên cứu trước đây

78 79

11


MỞ ĐẦU
Số liệu quan trắc nước mặt từ các chương trình quan trắc thường được sử dụng
trong các báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông. Các thông số trong môi trường

-

Tác giả được áp dụng những kiến thức đã được đào tạo trong nhà trường vào điều
kiện thực tế.

Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu đã tiến hành 12 đợt khảo sát, đo đạc và lấy mẫu phân tích trong 12
tháng liên tục (từ tháng 11 năm 2012 đến tháng 10 năm 2013) tại tất cả các điểm lấy mẫu.
Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu bao gồm các vấn đề chính như sau:
1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước sông tại sông Nhuệ, sông Đáy
- Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Đáy.
- Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ
2. Tính toán chỉ số thể hiện chất lượng nước sông Đáy – Nhuệ
Kết luận và kiến nghị

2


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1.

Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại lưu vực

sông Nhuệ, sông Đáy
Lưu vực sông Nhuệ - Đáy có tọa độ địa lý từ 200 - 21020' vĩ độ Bắc và 1050 106030' kinh độ Đông, diện tích 7665 km2, chiếm 10% diện tích toàn lưu vực sông Hồng,
Bao gồm địa phận hành chính của các tỉnh sau:
Tỉnh Hòa Bình: gồm các huyện Lương Sơn, Kim Bôi, Lạc Thủy, Yên Thủy.

thải các loại, trong đó Hà Nội chiếm tới 48,8%, các tỉnh khác lần lượt là Nam Định 17,8%,
Hà Nam 15%, Ninh Bình 14% và Hoà Bình chiếm 4,4%. Và trong 3,8 triệu m3 nước thải
đó thì nước thải từ trồng trọt và chăn nuôi là 2,6 triệu m3 chiếm 62% tổng lượng thải, nước
thải công nghiệp chiếm 16% (tương đương 636.000 m3 nước thải)… Theo sở TNMT Hà
Nội, có hơn 700 nguồn thải công nghiệp, làng nghề, bệnh viện, sinh hoạt vào sông NhuệĐáy hầu hết không qua xử lý /1/ /2/
Trên lưu vực này có khoảng 60-70% dân số toàn lưu vực sản xuất nông nghiệp, sử
dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật không đúng quy cách. Bên cạnh đó, chăn nuôi
đang được khuyến khích đầu tư phát triển với số lượng đàn vật nuôi không ngừng tăng
theo thời gian đang tác động rất xấu đến lượng nước thải, bởi hầu hết lượng nước thải đều
đổ xuống các nguồn nước mặt.
Theo số liệu thống kê của các Sở TN&MT các tỉnh, thành phố trong lưu vực thì
hiện nay trong lưu vực có 458 làng nghề, phần lớn các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại các
làng nghề đều phát triển tự phát theo yêu cầu của thị trường nên thiết bị, công nghệ đơn
giản, mặt bằng sản xuất nhỏ, khả năng đầu tư cho các hệ thống xử lý nước thải rất hạn chế.
Nước thải của các làng nghề này không qua xử lý hoặc xử lý ko hiệu quả. Tổng lượng
nước thải phát sinh từ các làng nghề này khoảng 50.000-60.000m3 nước thải/ngày, trong
đó riêng ở Hà Nội đã chiếm khoảng 40% /1/ /2/.
Về đặc điểm thủy văn, nói chung, 90% lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đáy có
nguồn gốc từ sông Hồng chuyển sang, chỉ 10% còn lại bắt nguồn từ trên lưu vực. Tổng
dòng chảy năm khoảng 28,8 tỉ m3, trong đó có đến 25,8 tỉ m3 (chiếm 85-90%) bắt nguồn
4


từ sông Hồng qua sông Đào. Lượng dòng chảy trên sông Hoàng Long chiếm khoảng 2.4%
tổng dòng chảy năm, tương đương 0.68 tỉ m3. Lượng dòng chảy trên sông Tích vào sông
Đáy tại Ba Thá chiếm khoảng 4.7%, tương đương 1.35 tỉ m3.
Mật độ lưới sông trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0.7 - 1.2 km/km2. Hệ thống
sông này gồm 2 con sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy.
Chế độ thủy văn sông Nhuệ - sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các yếu tố
mặt đệm trên bề mặt lưu vực, các yếu tố khí hậu mà còn phụ thuộc vào chế độ dòng chảy của

nước sông Hồng và các sông khác cũng như chế độ vận hành của các công trình thủy lợi trên
sông. Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các
đoạn sông.
Sự phân bố theo thời gian thể hiện rõ nét thông qua phân phối dòng chảy trong năm.
Phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của lượng mưa năm nên dòng
chảy trong năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô.
Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm. Mùa khô từ tháng XI
đến tháng IV năm sau.
b) Sông Đáy: Nguyên là một phân lưu lớn của sông Hồng, chảy theo hướng Tây
Bắc – Đông Nam và đổ ra biển Đông tại cửa Đáy. Kể từ năm 1937, sau khi đập Đáy được
xây dựng, sông Đáy hầu như chỉ nhận nước từ sông Hồng qua cửa đập Đáy vào những
năm phân lũ. Vì vậy, phần đầu nguồn sông Đáy, khoảng 70km từ km 0 đến Ba Thá, coi
như đoạn sông chết. Lượng nước để nuôi sông Đáy chủ yếu do các sông nhánh cung cấp,
quan trọng nhất là sông Tích, sông Bôi, sông Đào và sông Nhuệ. Sông Đáy dài 237 km,
diện tích lưu vực khoảng 6.592 km2 (chiếm 83% diện tích toàn LVS Nhuệ - Đáy). Chế độ
dòng chảy của sông Đáy rất phức tạp và có sự khác nhau giữa các đoạn sông do địa hình
lòng dẫn và ảnh hưởng từ chế độ dòng chảy của sông Đào và triều cường
Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km, diện tích lưu vực xấp xỉ 850.000 ha. Sông
Đáy nguyên là một phân lưu lớn đầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng, bắt đầu từ cửa Hát Môn
chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam rồi đổ ra biển qua Cửa Đáy. Sông Đáy bản thân
nó cũng có các sông nhánh khác đổ vào nên chế độ dòng chảy tương đối phức tạp, vừa
chịu ảnh hưởng của sông Hồng vừa chịu ảnh hưởng của các sông nội địa và thủy triều.
Nhìn chung, sông Đáy hoàn toàn mang các đặc thù của sông đồng bằng. Vào mùa lũ, dòng
chảy lũ trên sông Đáy phản ánh các đặc trưng chế độ dòng chảy lũ cả trên sông Hồng cũng
như trên vùng núi. Do có đập Đáy, nước sông Hồng không thường xuyên vào sông Đáy
qua cửa đập này trừ những khi phân lũ. Khi đập đáy đóng, sông Đáy chủ yếu nhận nước từ
các sông nhánh là: sông Tích, sông Thanh Hà, Sông Châu Giang, sông Nhuệ, sông Hoàng
Long, sông Sắt, sông Đào và sông Bút, phần đầu nguồn sông (từ km 0 đến Ba Thá dài 71
6


chưa đạt yêu cầu đã đổ trực tiếp vào sông. Nghiên cứu đã đưa ra các mức xả thải khác
nhau từ các nguồn (Hình 1) /12/

Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu vực sông Nhuệ Đáy

7%

2%

7%
8%

Hà Nôi
Hà Nam
Nam Định
Ninh Bình
Hòa Bình
76%

Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu

Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu
7


vực sông Đáy – Nhuệ /12/

vực sông Đáy – Nhuệ /12/

Tỷ lệ nước thải bệnh viện đổ vào lưu vực

8


- 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,…
* Quy trình xây dựng WQI:
Quy trình xây dựng mô hình chỉ số chất lượng nước thông qua 4 bước:
- Bước 1: Lựa chọn thông số
- Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo – tính toán WQI thông số
- Bước 3: Trọng số
- Bước 4: Tính toán chỉ số WQI cuối cùng
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.
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
Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The Canadian
Council of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây dựng
Châu Âu: Các quốc gia ở châu Âu chủ yếu được xây dựng phát triển từ WQI – NSF
(của Hoa Kỳ), tuy nhiên mỗi Quốc gia – địa phương lựa chọn các thông số và phương
pháp tính chỉ số phụ riêng
Các quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI – NSF, nhưng mỗi quốc gia có thể
xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng.
1.3.2. Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng các chỉ số
đánh giá chất lượng nước mặt
Phạm Thị Minh Hạnh, 2008 đưa ra mô hình WQI với chỉ số chất lượng nước
được chia làm 2 loại là: Chỉ số chất lượng nước cơ bản IB và chỉ số chất lượng nước tổng
hợp IO. Chỉ số chất lượng nước cơ bản được tính cho 8 thông số chính (COD, BOD 5, DO,

đề tài, dự án quan trắc, đánh giá /12/ /14/ /15/ 19/.. Công tác này đã và đang được Trung
tâm Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trường (TNMT) (Sở TN&MT Hà Nội) thực
hiện với tần suất trên 300 điểm quan trắc phủ khắp các sông lớn, nhỏ trong khu vực nội
thành và ngoại thành. Dựa vào kết quả quan trắc của Sở TN&MT Hà Nội /14/, số liệu
phân tích diễn biến CLN theo chiều dài các sông chính kết hợp phương pháp xác định chỉ
số CLN (WQI) đề xuất trong Đề tài "Nghiên cứu phân vùng chất lương nước sông hồ theo
WQI và đề xuất phương án sử dụng, BVMT nước mặt vùng Hà Nội" đã được Sở KHCN
TP. Hà Nội nghiệm thu (2010).
Phân vùng CLN sông, hồ (phân vùng theo chất lượng và mức độ ô nhiễm nguồn
nước) đối vói một lưu vực sông hoặc một địa phương là nội dung đặc biệt quan trọng
không chỉ trong quản lý môi trường mà còn phục vụ cho quy hoạch sử dụng và BVMT

10


nước. Trong năm 2008, Bộ TN&MT đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN
mặt (QCVN 08:2008/BTNMT).
Để có cơ sở khoa học và thực tiễn trong việc phân loại và phân vùng CLN theo
QCVN 08:2008/BTNMT cần áp dụng hệ thống phân loại theo chỉ số, CLN (WQI) phù họp
đặc điểm nguồn nước của địa phương hoặc lưu vực.
Khi có phân vùng tốt, các cấp lãnh đạo và các sở, ngành, doanh nghiệp ở TP. Hà
Nội và cộng đồng sẽ xác định rõ: vùng (đoạn sông) đạt yêu cầu về CLN an toàn cho cấp
nước sinh hoạt (lấy nước cho nhà máy nước); vùng đạt yêu cầu về CLN có khả năng nuôi
trồng thủy sản an toàn, có hiệu quả kinh tế; vùng có khả năng cấp nước thủy lợi an toàn, có
chất lượng tốt; vùng có khả năng xây dựng cơ sở thể thao, du lịch dưới nước đủ tiêu chuẩn;
vùng không thể sử dụng cho các mục đích trên, cần ưu tiên xử lý, kiểm soát ô nhiễm.
Để khắc phục khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho phép
lượng hoá được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất), có khả
năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hoá – lý – sinh trong nguồn
nước. Một trong số chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI).

hình như sau:
- Nghiên cứu của TS. Tôn Thất Lãng, sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để
đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu năm 2008 /9/.
Nghiên cứu ở đây đã sử dụng WQI để đánh giá và phân vùng chất lượng sông Hậu
với mô hình WQI với nhóm gồm 6 thông số: pH, DO, BOD, COD, TSS, Coliform. Mô
hình có ứngdụng phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ lệ.
Để phục vụ công tác quản lý và kiểm soát chất lượng nước sông Hậu, chỉ số chất
lượng nước được xây dựng dựa vào phương pháp Delphi. Các hệ thống câu hỏi được gởi
đến 40 chuyên gia chất lượng nước tại các Viện Nghiên cứu, trường Đại học, Trung tâm
Môi trường v.v…
Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI) và
đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thành phố Hồ Chí
Minh” năm 2008 do PGS. TS Lê Trình làm chủ nhiệm là một trong những nghiên cứu đầu
tiên ở Việt Nam về phân vùng chất lượng nước theo WQI. Nghiên cứu đã xác định với tính
định lượng cao các yếu tố ảnh hưởng đến CLN vùng TP. HCM (thủy văn, các nguồn thải
CN, sinh hoạt, nông nghiệp, thủy lợi, thủy sản) và dự báo đến năm 2020. Nghiên cứu đã
12


đưa ra diễn biến chất lượng nước (ô nhiễm nước) các sông rạch chính theo không gian và
thời gian và thiết lập hệ thống WQI phù hợp cho TP. HCM (và cả lưu vực sông Đồng Nai
– Sài Gòn) và tính WQI cho 35 điểm khảo sát vào tháng 3 và tháng 9.2007. Dựa vào điểm
số về WQI chất lượng nước tại các điểm đã được phân thành 5 loại (I – V). /7/
Nghiên cứu “Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho
sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)” do Nguyễn duy Phú, Trịnh Thị
Thanh, 2010 được tiến hành Nghiên cứu đã đánh giá các yếu tố có khả năng ảnh hưởng
đến chất lượng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) và đánh giá
hiện trạng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) vào mùa lũ và mùa
cạn năm 2010. Xây dựng sơ đồ hiện trạng môi trường nước theo chỉ số WQI và đánh giá
khả năng sử dụng nguồn nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn TP. Hà Nội): Tính toán

Oregon. Mỗi một chỉ số phụ có giá trị từ 10 đến 100.

14