Luận Văn Đánh giá hiện trạng chất lượng nước Sông Dinh Ninh Hòa bằng chỉ số chất lượng nước (WQI) và đề xuất

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Đánh giá hiện trạng chất lượng nước Sông Dinh Ninh Hòa bằng chỉ số chất lượng nước (WQI) và đề xuất khả năng sử dụng hợp lý


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC .ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .v
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .vi
DANH MỤC CÁC HÌNH .viii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NINH HÒA, SÔNG DINH VÀ
VIỆC ÁP DỤNG CÁC MÔ HÌNH CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI) .4
1.1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NINH HÒA .4
1.1.1. Vị trí địa lý và địa mạo thị xã Ninh Hòa .4
1.1.2. Khí hậu .5
1.1.3. Địa chất thủy văn 7
1.1.4. Đặc điểm hải văn .10
1.1.5. Đặc điểm dân cư, kinh tế 10
1.1.5.1. Dân cư .10
1.1.5.2.Kinh tế 11
1.2.KHÁI QUÁT LƯU VỰC SÔNG DINH (SÔNG CÁI) NINH HÒA .11
1.2.1.Khái quát Sông Dinh (Sông Cái) Ninh Hòa .11
1.2.2. Đặc điểm nguồn nước 13
1.2.3. Hệ thống hồ thủy lợi, thủy điện trên lưu vực sông cái Ninh Hòa .17
1.2.4. Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước .17
1.3.VIỆC ÁP DỤNG CÁC MÔ HÌNH CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC .21
1.3.1. Tình hình nghiên cứu và áp dụng WQI trên thế giới 21
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .22
1.3.3. Các ưu và nhược điểm của WQI và phân vùng chất lượng nước
theoWQI 23
iii
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1. Phương pháp thu thập và xử lý thông tin – Phương pháp kế thừa 26
2.2. Phương pháp lập và tính toán WQI .26
2.2.1. Mô hình cơ bản của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ .26
2.2.2.Mô hình WQI theo hướng dẫn của Bộ TNMT 27
2.2.2.1.Tính toán WQI từng thông số 27
2.2.2.2.Tính toán WQI tổng (WQIT) 30
2.2.2.3.Một số về ví dụ tính toán WQI .30
2.3.Phương pháp phân loại và phân vùng chất lượng nước dựa vào WQI 31
2.3.1.Theo mô hình của NSF (Hoa Kỳ) 31
2.3.2. Mô hình WQI theo hướng dẫn của Bộ TNMT .32
2.4.Phương pháp đánh giá khả năng sử dụng nước 32
2.5.Phương pháp đánh giá trọng số các giải pháp đề xuất 33
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .35
3.1.Hiện trạng chất lượng nguồn nước mặt sông Cái Ninh Hòa .35
3.1.1. Diễn biến các thông số môi trường .37
3.1.2. Diễn biến các yếu tố kim loại .40
3.1.3. Diễn biến hàm lượng thuốc bảo vệ thực vật 42
3.1.4. Các yếu tố khác 43
3.1.5.Tình hình xâm nhập mặn 44
3.2. Tình hình xã nước thải vào nguồn nước 45
3.3. Đánh giá chất lượng nước sông Dinh bằng chỉ số chất lượng nước 47
3.3.1. Tính toán WQI cho sông Dinh bằng mô hình WQI theo hướng dẫn
của Bộ TNMT .47
3.3.2. Tính toán WQI cho sông Dinh bằng mô hình WQI theo NSF – WQI .48
3.3.3. Nhận xét, so sánh giữa hai mô hình và đánh giá chất lượng nước
sông Dinh theo chỉ số chất lượng nước .50
3.3.3.1. Nhận xét và so sánh giữa hai mô hình 50
3.3.3.2. Đánh giá chất lượng nước sông Dinh theo chỉ số chất lượng nước 52
iv
3.3.4. Ưu điểm khi đánh giá chất lượng nước bắng chỉ số chất lượng nước
(WQI) so với các QCVN, TCVN .53
3.4. Đề xuất khả năng sử dụng hợp lý nguồn nước sông Dinh và các biện
pháp cần thiết để bảo vệ môi .55
3.4.1. Đề xuất khả năng sử dụng nước cho sông Dinh Ninh Hòa theo chỉ
số chất lượng nước 55
3.4.2. Đề xuất giải pháp khai thác hợp lí nguồn tài nguyên nước sông .56
3.4.3. Đề xuất các biện pháp cần thiết để bảo vệ môi trường 62
3.4.3.1. Đề xuất giải pháp .62
3.4.3.2. Dùng phương pháp đánh giá trọng số để lựa chọn giải pháp
thực hiện giải quyết các vấn đề .64
KẾT LUẬN .66
KIẾN NGHỊ 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẦN PHỤ LỤC
v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AQI :Chỉ số chất lượng không khí
BDI : Chỉ số đa dạng sinh học
Bioindex – BI : Chỉ số sinh học
BTNMT : Bộ Tài Nguyên Môi Trường
BVMT : Bảo vệ môi trường
BVTV : Bảo vệ thực vật
CLN : Chất lượng nước
EQI : Chỉ số Chất lượng Môi trường
IPM : Integrated Pest Management
NSF : National Sanitation Foundation
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nanm
TNN : Tài nguyên nước
WQI : Water Quality Index (chỉ số chất lượng nước)
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Phân bố lượng mưa trong các mùa. . 6
Bảng 1.2: Tần suất xuất hiện dòng chảy bình quân tháng lớn hơn 8,3%
dòng chảy năm. 13
Bảng 1.3: Phân phối dòng chảy theo các mùa trong năm. . 13
Bảng 1.4: Lưu lượng nước phân bố theo các cấp tần suất. . 15
Bảng 1.5: Cán cân nước trên lưu vực sông Cái Ninh Hòa. 16
Bảng 1.6: các công trình cấp nước tập trung tại khu vực đoạn sông Cái Ninh
Hòa 19
Bảng 1.7: Hiện trạng khai thác sử dụng tài nguyên nước của các tổ chức, cá
nhân trong khu vực Sông Dinh Ninh Hòa. . 19
Bảng 2.1: Phần trọng lượng đóng góp (TLĐG) (wi
) của 9 thông số quyết định. . 27
Bảng 2.2: Bảng quy định các giá trị qi, BP
i
. 28
Bảng 2.3 Bảng quy định các giá trị BPivà qi đối với DO% bão hòa. 29
Bảng 2.4. Bảng quy định các giá trị BPivà qi
đối với thông số pH. . 29
Bảng 2.5: Phân loại chất lượng nước theo NSF – WQI. 32
Bảng 2.6: Phân loại chất lượng nước theo WQI. . 32
Bảng 3.1: Các điểm thu thập mẫu 36
Bảng 3.2: Hàm lượng thuốc bảo vệ thực vật. 42
Bảng 3.3: Hiên trạng xã nước thải của các tổ chức, cá nhân trong khu vực điều
tra đánh giá. 46
Bảng 3.4: Kết quả tính toán WQI theo hướng dẫn của Bộ TNMTcho từng
thông số . 47
Bảng 3.5: Kết quả tính toán WQI theo NSF – WQI . 49
Bảng 3.6: Chất lượng nước trên các điểm quan trắc thuộc sông Dinh 52
Bảng 3.7: Lựa chọn phương pháp ưu tiên 64
vii
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ khu vực Thị xã Ninh Hòa . 4
Hình 1.2: Biến trình lượng mưa năm tại Ninh Hoà 6
Hình 1.3: Bản đồ lưu vực sông Dinh 12
Hình 1.4: Biểu đồ mực nước thực đo tại trạm Ninh Hòa từ năm 1995 - 2008 . 16
Hình 3.1: Sơ đồ các điểm lấy mẫu nước mặt trên lưu vực sông Dinh . 35
Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện giá trị TSS trên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa 37
Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện giá trị DO trên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa . 37
Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện giá trị BOD5 trên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa 38
Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện giá trị NH3-Ntrên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa . 38
Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện giá trị CODtrên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa 38
Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện giá trị PO4-Ptrên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa 39
Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện giá trị pHtrên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa . 39
Hình 3.9: Sơ đồ thể hiện giá trị Zn trên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa 40
Hình 3.10: Biểu đồ thể hiện giá trị Cu trên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa . 41
Hình 3.11: Biểu đồ thể hiện giá trị Fe trên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa . 41
Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện giá trị Coliform trên lưu vực sông Dinh Ninh Hòa . 44
Hình 3.13: Biểu đồ kết quả WQIpHtheo hai mô hình tính toán . 50
Hình 3.14: Biểu đồ kết quả WQIBOD5theo hai mô hình tính toán . 50
Hình 3.15: Biểu đồ kết quả WQIDOtheo hai mô hình tính toán 51
Hình 3.16: Sơ đồ minh họa phân vùng chất lượng nước theo màu . 53
Hình 3.17: Xây dựng kè phòng chống thiên tai trên bờ Sông Dinh – Thị xã
Ninh Hòa . 61
1
MỞ ĐẦU
1.Đặt vấn đề (Tính cấp thiết của luận văn)
Những báo cáo đánh giá chất lượng nước truyền thống thường bao gồm các
tóm tắt thống kê phức tạp theo thành phần CLN cũng như theo nguồn nước. Dạng
thông tin như vậy chỉ có giá trị đối với các chuyên gia về CLN, nhưng có thể không
có ý nghĩa đối với người dân, các nhà quản lý hay các nhà làm luật, những người
cần các thông tin ngắn gọn, súc tích về nguồn nước. Do vậy, người ta đã sử dụng
Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index-WQI) trong công tác đánh giá CLN.
WQI là là một phương tiện có khả năng tập hợp một lượng lớn các số liệu, thông tin
về chất lượng nước, đơn giản hóa các số liệu chất lượng nước, để cung cấp thông tin
dưới dạng dễ hiểu, dễ sử dụng cho các cơ quan quản lý tài nguyên nước, môi trường
và công chúng.
Trong công tác quy hoạch quản lý tài nguyên nước, việc phân vùng CLN
trên một diện rộng là một yêu cầu hết sức quan trọng và WQI là một công cụ hữu
hiệu để đáp ứng nhiệm vụ này. Để phục vụ cho công tác quy hoạch tài nguyên nước
của Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam, WQI đã được được nghiên cứu và sử
dụng cho đánh giá CLN.
Sông Dinh là con sông lớn thứ nhì trong tỉnh Khánh Hòa, các nhánh sông Đá
Bàn, Tân Lâm, Chủ Chay phân bố dạng nan quạt có các cửa sông gần nhau, hợp vào
với sông chính ở hạ lưu tạo thành mạng lưới sông Dinh Ninh Hòa với diện tích 986
Km2, bao trùm hầu hết thị xã Ninh Hòa,. Trước khi đổ vào biển Đông, nước sông
Dinh chảy vào đầm Nha Phu rộng lớn tại cửa Hà Tiên, cách đường quốc lộ 1A
khoảng 10 Km về phía hạ lưu.
Bên cạnh do ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên như xâm nhập mặn, nhiễm
phèn, chất lượng nước sông Dinh Ninh Hòa đã, đang và sẽ chịu ảnh hưởng rất lớn
từ việc xã thải từ nguồn nước sinh hoạt của người dân, rác thải ven sông, các cống
thoát nước đô thị, hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản của thị xã Ninh
Hòa
2
Để 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, BVMT
nước, việc phân vùng chất lượng nước sông trên địa bàn là có tính cần thiết cấp
bách. Phương pháp khoa học và có giá trị cao nhất trong đánh giá hiện trạng, diễn
biến chất lượng nước theo thời gian, không gian và phân vùng chất lượng nước là
sử dụng chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index – WQI).
2. Mục tiêu đề tài
Đề tài “Đánh giá hiện trạng chất lượng nước Sông Dinh Ninh Hòa bằng chỉ
số chất lượng nước (WQI) và đề xuất khả năng sử dụnghợp lý” là cấp thiết nhằm
đạt được các mục tiêu sau:
 Tổng quan ứng dụng hệ thống chỉ số chất lượng nước trên thế giới và Việt
Nam
 Đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước sông Dinh.
 Phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước.
 Ðề xuất các giải pháp sơ bộ sử dụng hợp lý tài nguyên nước ở từng đoạn
sông chính khu vực khảo sát đánh giá.
3. Nội dung nghiên cứu
 Thu thập số liệu và tài liệu liên quan đến đề tài.
 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước và xác định các nguyên nhân gây ô
nhiễm nguồn nước sông Dinh.
 Tính toán chỉ số chất lượng nước.
 Đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Dinh.
4. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tiến hành đánh giá chất lượng nước và đề xuất sơ bộ khả năng sử dụng
nguồn nước sông Dinh thuộc địa bàn thị xã Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa, một cách
tổng quát nhất bằng chỉ số chất lượng nước theo hướng dẫn của bộ TNMT.
5. Tính mới của luận văn
Đây có thể là hướng nghiên cứu mới về phân vùng, phân loại ô nhiễm chất
lượng nước theo chỉ số chất lượng nước, trên cơ sở phân vùng sẽ đề xuất đánh giá
3
khả năng sử dụng nước cho từng mục đích (cấp nước, thủy lợi, thủy sản, công
nghiệp, giao thông thủy .) khôi phục và bảo vệ nguồn tài nguyên nước sông Dinh.
6. Ý nghĩa của luận văn
6.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ góp phần làm cơ sở khoa học để phát
triển các ngành cấp nước, thủy sản, thủy lợi, công nghiệp và quản lý môi trường
nước ở Thị xã Ninh Hòa.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Phát triển hướng phân vùng, phân loại chất lượng nước ở Việt Nam theo
chuẩn hoá quốc tế và có thể áp dụng được cho các sông khác;
Kết quả của luận văn sẽ đóng góp một phần trong việc phát triển bền vững
các ngành: cấp nước, thủy sản, thủy lợi, công nghiệp, nông nghiệp trên địa bàn thị
xã Ninh Hòa.
4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NINH HÒA, SÔNG
DINH VÀ VIỆC ÁP DỤNG CÁC MÔ HÌNH CHỈ SỐ CHẤT
LƯỢNG NƯỚC (WQI)
1.1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NINH HÒA
1.1.1. Vị trí địa lý và địa mạo thị xã Ninh Hòa
[10],[11]
Hình 1.1: Bản đồ khu vực Thị xã Ninh Hòa
Thị xã Ninh Hòa nằm về phía Bắc tỉnh Khánh Hòa, có tổng diện tích tự
nhiên khoảng 1.197 Km
2
:
5
- Phía Bắc giáp huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa.
- Phía Tây giáp tỉnh Đắc Lắc và tỉnh Phú Yên.
- Phía Nam giáp huyện Khánh Vĩnh, Diên Khánh và thành phố Nha Trang.
- Phía Đông giáp biển Đông.
Tọa độ địa lý:
- Từ 12
0
20’ đến 12
0
45’ vĩ độ Bắc.
- Từ 105
0
52’ đến 109
0
20’ kinh độ Đông.
Thị xã Ninh Hòa nằm từ vùng chuyển tiếp giữa dãy núi Trường Sơn vùng
đồng bằng ven Nam Trung Bộ, nên địa hình thấp dần từ Tây sang Đông, địa hình
đặc trưng là các khối núi thấp bị chia cắt bởi các đồng bằng hẹp và chạy lan ra biển,
chia 3 dạng địa hìnhchính:
- Địa hình đồi núi: cao khoảng từ 50 – 150 m. Một vài khối núi cao từ 150 –
800 m, bề mặt san bằng hẹp, vách gồ ghề. Thành tạo nên các địa hình này chủ yếu
là đá trầm tích và magma xâm nhập, chiếm diện tích khoảng 55 Km
2
.
- Địa hình gò, đồi dốc thoái: là vùng địa hình chuyển tiếp từ vùng núi cao
xuống vùng đồng bằng, độ dốc từ 8
0
đến 20
0
, địa hình lượn sóng bị chia cắt nhẹ.
- Địa hình đồng bằng: địa hình khá bằng phẳng, độ chênh cao 5 – 15m, thoải
dần về đông nam. Đất đá tạo nên đồng bằng chủ yếu là trầm tích có nhiều nguồn
gốc khác nhau, bề mặt bị phân cắt bởi các hệ thống sông suối và kênh mương nội
đồng. Đây là nơi tập trung dân cư cũng như các hoạt động công nghiệp, du lịch, xây
dựng, giao thông nên dễ dẫn đến hiện tượng ô nhiễm môi trường đất, môi trường
nước, khi chịu tác động của các yếu tố gây ô nhiễm (nhiễm mặn nước mặt và nước
ngầm, ô nhiễm môi trường bởi chất thải công nghiệp và sinh hoạt, ô nhiễm fluor
trong đất và nước dưới đất ).
1.1.2. Khí hậu
[10],[11]
Theo phân vùng khí hậu tỉnh Khánh Hòa, huyện Ninh Hòa thuộc vùng II: là
vùng khí hậu đông bằng và ven biển xen kẽ đồi, núi thấp, nằm trong tiểu vùng khí
hậu Vạn Ninh - Ninh Hòa, mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh
6
hưởng của khí hậu Đại Dương. Một năm chia 02 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa
khô.
Mùa mưa: bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 12, trong thời gian này chịu ảnh
hưởng của gió mùa Đông Bắc, khí hậu hơi lạnh, mưa nhiều, lượng mưa chiếm 80%
tổng lượng mưa cả năm.
Mùa khô: kéo dài từ tháng giêng đến tháng 8 hàng năm, lượng mưa chỉ
chiếm khoảng 20% tổng lượng mưa cả năm
Bảng 1.1: Phân bố lượng mưa trong các mùa.[11]


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Tài nguyên & Môi trường- Tổng cục môi trường (2011), Sổ tay hướng
dẫn kỹ thuật tính toán chỉ số chất lượng nước, Hà Nội.
2. Bộ Tài nguyên & Môi trường (2008),Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất
lượng nước mặt, Hà Nội.
3. Bùi Thị Hạnh (2010),Tínhtoán nhu cầu nước trên lưu vực sông Cái Ninh
Hòa, Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành thủy văn, Trường Đại Học Khoa Học
Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội.
4. Đặng Trung Thuận (Chủ biên)(2000), Điều tra địa hóa môi trường vùng
Ninh Hòa tỉnh Khánh Hòa, Báo cáo đề tài khoa học, ĐHQG Hà Nội, Hà Nội.
5. Hội đồng nhân dân huyện Ninh Hòa (2010),đánh giá tình hình thực hiện
nhiệm vụ kinh tế - xã hội 6 tháng đầu năm,Ninh Hòa.
6. Lê Trình và ctv (6/2008), Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo chỉ số
chất lượng nước (WQI) và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông,
kênh rạch ở vùng TP.HCM, Đề tài nghiên cứu khoa học tại Sở KH&CN TP.HCM.
7. Nguyễn Thế Lộc (2008), Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước mặt sông,
kênh rạch khu vực TP.HCM trên cơ sở hệ thống chỉ số chất lượng nước (WQI),
đề xuất sử dụng hợp lý tài nguyên nước, Luận án thạc sỹ quản lý môi trường,
trường ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh.
8. Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Vân Hà (2006),Giáo trình quản lý chất
lượng môi trường, NXB Xây dựng.
9. Sở Khoa học và Công Nghệ và Môi Trường (1998), Báo cáo hiện trạng môi
trường nước sông Dinh Ninh Hòa và các biện pháp bảo vệ theo nguyên tắc
bền vững, , Khánh Hòa.
10. Sở Tài Nguyên và Môi Trường(2006 – 2010),Báo cáo Hiện trạng môi
trường 5 năm tỉnh Khánh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.
11. Sở Tài nguyên Môi trường– Trạm Quan trắc Môi trường (2009-2010), Số
liệu đo đạc và số liệu quan trắc chất lượng nước sông Dinh Ninh Hòa, Khánh Hòa.
12. Sở Tài Nguyên và Môi trường- Trung tâm quan trắc tài nguyên và môi
trường(2011),Báo cáo kết quả quan trắc môi trường quý IV, Khánh Hòa.
13. Bhargava D.S (6/1983), Use of WQI for River Classificaton and Zoning of
the Gange River, Envir.Poll.(SerieB).
14. Department of Environment, WQI Applied to the Exploits River Watershed, 2007
15. Gartner Lee Ltd (2006), A Sensitive Analysis of the Canadian Water Quality
Index, prepared for CCME.
16. Middle States Geographer (1995), Application of Water Quality Index in
Cazenovia Creek.
17. NSF Consumer Information, Water Quality Index.
18. Wilkes University, Calculating NSF Water Quality Index, http://www.water-research.net/watrqualindex/index.htm
19. http://www.monre.gov.vn/v35/default.aspx?tabid=428&cateID=24&id=1447
5&code=9FUEM14475