Nghiên cứu cơ sở khoa học giám sát chất lượng nước sông ba

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CỤC QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯







BÁO CÁO
TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT


ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
XÂY DỰNG MẠNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BA


CNĐT: KS. NGUYỄN VĂN DIỄN

6996
15/10/2008


HÀ NỘI, 2007

BTNMT
CQLTNN


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CỤC QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯



BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT


TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
XÂY DỰNG MẠNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BA


Chỉ số phân loại:
Số đăng ký:
Chỉ số lưu trữ:

Chủ nhiệm đề tài: KS. Nguyễn Văn Diễn

Các cộng tác viên chính:
KS. Đỗ Trường Sinh Cục Quản lý tài nguyên nước
KS. Nguyễn Văn Lập Cục Quản lý tài nguyên nước
ThS. Phan Mai Linh Cục Quản lý tài nguyên nước
ThS. Trần Quế Nga Cục Quản lý tài nguyên nước

Hà Nội, ngày tháng năm 2007
Chủ nhiệm đề tài




Nguy
ễn Văn Diễn
Hà Nội, ngày tháng năm 2007
Thủ trưởng cơ quan chủ trì





Hà Nội, ngày tháng năm 2008
Chủ tịch Hội đồng đánh giá chính thức

Hà Nội, ngày tháng năm 2008
Thủ trưởng cơ quan quản lý đề tài
TL. BỘ TRƯỞNG
Q. VỤ TRƯỞNG
VỤ KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ

Lê Kim Sơn
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 6
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MẠNG GIÁM SÁT CHẤT
LƯỢNG NƯỚC 10
1.1 Nghiên cứu trên thế giới 10
1.1.1 Tổng quan nghiên cứu thiết kế mạng giám sát chất lượng nước 10
1.1.2 Thiết kế và giám sát chất lượng nước ở một số quốc gia trên thế giới 11
1.2 Nghiên cứu ở Việt Nam 13
1.2.1 Tình hình thiết kế mạng giám sát chất l
ượng nước 13
1.2.2 Tình hình giám sát chất lượng nước 15
CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠNG GIÁM SÁT CHẤT
LƯỢNG NƯỚC 18
2.1 Một số khái niệm 18
2.2 Quá trình phát triển của các phương pháp 18
2.3 Phương pháp của Sharp-Sender 19
2.3.1 Xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước 20
2.3.2 Xác định vị trí giám sát chất lượng nước 25
2.3.3 Xác định tần suất lấy mẫu 28
2.3.4 Xác định thông số chấ
t lượng nước 31
2.4 Phương pháp của Su-Young Parka 31
2.4.1 Xác định mục tiêu 31
2.4.2 Xây dựng tiêu chuẩn chọn trạm giám sát chất lượng nước 32
2.4.3 Thiết kế tối ưu mạng giám sát chất lượng nước dựa vào thuật toán phát sinh
kết hợp sử dụng GIS 33

2.5 Phương pháp của UNEP/WHO 34
2.5.1 Xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước 35
2.5.2 Xác định vị trí giám sát chất lượng nước 36
2.5.3 Xác định thông số chấ
t lượng nước 38
2.5.4 Xác định tần suất lấy mẫu 40
2.6 Các quy định của Việt Nam liên quan đến thiết kế mạng giám sát
chất lượng nước 40
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN,
KINH TẾ-XÃ HỘI ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC 43
3.1 Sự ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên 43
3.1.1 Địa chất, thổ nh
ưỡng, rừng và thảm phủ thực vật 43
3.1.2 Khí hậu 46
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
2

3.1.3 Địa hình 46
3.1.4 Chế độ thủy văn, thủy triều 47
3.1.5 Thành phần chất lượng nước dưới tác động của các yếu tố tự nhiên 49
3.2 Sự ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế-xã hội 50
3.2.1 Công nghiệp 50
3.2.2 Phát triển đô thị 52
3.2.3 Sản xuất nông nghiệp 54
3.2.4 Nuôi trồng thủy sản 56
3.2.5 Hồ chứa 58
3.2.6 Khai thác khoáng sản 59
3.2.7 Vận tải thủy 60
CHƯƠNG 4 ĐẶ

C ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ-XÃ HỘI VÀ CHẤT LƯỢNG
NƯỚC LƯU VỰC SÔNG BA 62
4.1 Đặc điểm tự nhiên 62
4.1.1 Vị trí địa lý 62
4.1.2 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 62
4.1.3 Đặc điểm rừng và thảm phủ thực vật 63
4.1.4 Địa hình, địa mạo 64
4.1.5 Khí hậu 65
4.1.6 Mạng lưới sông ngòi và hồ chứa 65
4.1.7 Chế độ thủy văn –tài nguyên nước 68
4.1.8 Thuỷ triều 71
4.2 Đặc điểm kinh tế-xã hội 72
4.2.1 Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp 72
4.2.2 Đô thị 72
4.2.3 Nông nghiệp 73
4.2.4 Thuỷ sản 74
4.2.5 Giao thông-vận tải thủy 75
4.2.6 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội theo tiểu vùng 75
4.3 Đặc điểm chất lượng nước sông Ba 81
4.3.1 Nguồn số liệu và phương pháp đánh giá chất lượng nước 81
4.3.2 Chất lượng nước dòng chính sông Ba 81
4.3.3 Chất lượng nước các sông khác 88
4.3.4 Tình hình xâm nhập mặn 90
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MẠNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BA 92
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
3

5.1 Cơ sở khoa học thiết kế mạng giám sát chất lượng nước 92
5.1.1 Cơ sở xác định các bước thiết kế 92

5.1.2 Đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, kinh tế-xã hội đến thiết kế
mạng giám sát chất lượng nước sông Ba 93
5.1.3 Lựa chọn phương pháp xác định nhánh sông giám sát chất lượng nước 94
5.1.4 Lựa chọn phương pháp xác định vị trí giám sát chất lượng n
ước 96
5.1.5 Lựa chọn phương pháp xác định tần suất 97
5.1.6 Lựa chọn phương pháp xác định thông số 98
5.2 Thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba 100
5.2.1 Tính toán xác định nhánh sông giám sát chất lượng nước 100
5.2.2 Phân tích và thiết kế nhánh sông giám sát chất lượng nước 105
5.2.3 Xác định vị trí đặt trạm giám sát chất lượng nước 108
5.2.4 Xác định loại trạm chất lượng nước 109
5.2.5 Xác định tần suất giám sát chất lượng n
ước 116
5.2.6 Xác định thông số giám sát chất lượng nước 118
CHƯƠNG 6 ĐỀ XUẤT CÁC BƯỚC VÀ NỘI DUNG THIẾT KẾ MẠNG GIÁM
SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG 122
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
4

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Lựa chọn nhánh sông cho nhiều mục đích khác nhau 35
Bảng 2. Khoảng cách pha trộn hoàn toàn trong sông 37
Bảng 3. Chế độ lấy mẫu tại nơi pha trộn của nước sông với nước hồ 37
Bảng 4. Các thông số chất lượng nước quan trắc theo kiến nghị của
UNEP/WHO 39

Bảng 5. Các thông số chất lượng nước theo TCVN 5942-1995 41

Bảng 6. Thành phần và hàm lượng của một số loại hình nước thải công nghiệp 51
Bảng 7. Lượng chất thải đưa vào môi trường (gam/người/ngày) 53
Bảng 8. Mối quan hệ giữa liều lượng bón phân đạm và N-NO
3
-
trong nước 55
Bảng 9. Những vấn đề nảy sinh trong sản xuất nông nghiệp đối với nguồn nước
mặt 56

Bảng 10. Dòng chảy kiệt tại một số trạm thủy văn 69
Bảng 11. Kết quả tính toán hàm lượng bùn cát 71
Bảng 12. Nguồn nước các sông chính trên lưu vực 71
Bảng 13. Chất lượng nước so với tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN loại A 82
Bảng 14. Dao động của một số thông số chất lượng nước so với TCVN, loại A 84
Bảng 15. Dao động của một số thông số chất lượng nước so với TCVN, loại A 85
Bảng 16. Dao động của một số thông số chất lượng nước so với TCVN, loại A 86
Bảng 17. Dao động của một số thông số chất lượng nước so với TCVN, loại A 88
Bảng 18. Dao động của một số thông số chất lượng nước so với TCVN, loại A 88
Bảng 19. Đặc trưng độ mặn tại Phú Lâm 91
Bảng 20. Tổng hợp kết quả tính toán nhánh sông giám sát chất lượng nước (ký
hiệu theo sơ đồ ở hình 6) 105

Bảng 21. So sánh nhánh sông thiết kế và trạm hiện có/qui hoạch 105
Bảng 22. Mạng giám sát chất lượng nước sông Ba thiết kế (các nhánh sông giám
sát chất lượng nước) 108

Bảng 23. Xác định vị trí đặt trạm giám sát chất lượng nước theo phương pháp
UNEP/WHO 109

Bảng 24. Một số đặc trưng chất lượng nước so với TCVN 5942-1995, loại A 110

Bảng 25. Một số đặc trưng chất lượng nước so với TCVN 4942-1995, loại B 111
Bảng 26. Một số đặc trưng chất lượng nước so với TCVN 4942-1995, loại A 114
Bảng 27. Tổng hợp các loại trạm chất lượng nước 116
Bảng 28. Hệ số và tần suất quan trắc chất lượng nước của các trạm 117
Bảng 29. Chọn thông số giám sát chất lượng nước tự nhiên sông Ba theo phương
pháp kết hợp 118


Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. Sơ đồ đánh số mạng lưới sông 21
Hình 2. Sơ đồ đánh số phần hạ lưu mạng lưới sông 24
Hình 3. Các tiêu chí lựa chọn trạm giám sát chất lượng nước theo phương pháp
thuật toán phát sinh kết hợp GIS 33

Hình 4. Sơ đồ xác định mạng cơ bản bằng thuật toán phát sinh kết hợp GIS 34
Hình 5. Sơ đồ các khu vực giám sát chất lượng nước 36
Hình 6. Sơ đồ đánh số mạng lưới sông Ba 101
Hình 7. Sơ đồ đánh số phần hạ lưu mạng lưới sông Ba 104
Hình 8. Sơ đồ thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba 121
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
6

MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết thực hiện đề tài
Tài nguyên nước có vai trò quan trọng đối với sự phát triển bền vững kinh

tế-xã hội và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, do sự ảnh hưởng của sự phát triển
kinh tế-xã hội, ô nhiễm nước ngày càng xu hướng gia tăng cho nên việc xác định
xu thế biến đổi chất lượng nước và dự báo biến đổi chất lượng nướ
c để có những
giải pháp kịp thời đối với tình trạng ô nhiễm nước là cần thiết. Việc đánh giá xu
thế biến đổi chất lượng nước và đề xuất các biện pháp chống ô nhiễm nước cần
phải có thông tin số liệu chất lượng nước. Giám chất chất lượng nước là cách
thức thu thập thông tin chất lượng nước để phục vụ các nhu cầu ở trên. Tuy
nhiên, vấ
n đề đặt ra là việc triển khai mạng giám sát đòi hỏi phải có cơ sở lý
luận và thực tiễn. Hiện nay, nghiên cứu về cơ sở khoa học cho giám sát chất
lượng nước vẫn còn ít được quan tâm. Vì vậy việc tiến hành nghiên cứu cơ khoa
học thiết kế mạng giám sát chất lượng nước là cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: (1) xây dựng mạng giám sát chấ
t lượng
nước sông Ba, làm cơ sở triển khai giám sát diễn biến chất lượng nước phục vụ
cho việc lập qui hoạch bảo vệ tài nguyên nước và công tác cấp phép xả nước
thải vào nguồn nước và (2) đề xuất khung thiết kế mạng giám sát chất lượng
nước cho các sông khác.
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Phạm vi nghiên cứu của đề tài thực hiện trên sông Ba, thuộc vùng địa lý
của các tỉ
nh Gia Lai, Đắc Lắc, Phú Yên và một phần nhỏ của tỉnh Kon Tum.
Trong khuôn khổ của đề tài, nghiên cứu thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
mặt chỉ tiến hành ở dòng chính sông Ba trên cơ sở xem xét sự ảnh hưởng của
các sông nhánh, các khu công nghiệp tập trung, các vùng lớn sản xuất nông
nghiệp, các khu đô thị, các vùng nuôi trồng thủy sản, Những vùng thượng
nguồn chất lượng nước chưa bị tác động củ
a phát triển kinh tế xã hội thì sẽ thực

hiện giám sát chất lượng nước nền, còn những vùng khác đã bị tác động của
phát triển kinh tế xã hội thì đặt trạm giám sát chất lượng nước tác động. Như
vậy, mạng giám sát chất lượng nước sẽ có 2 loại trạm: trạm nền và trạm tác
động tùy thuộc vào nhiệm vụ và đặc tính của từng loại trạm, vị trí giám sát,
thông số giám sát và tần su
ất giám sát cho hai loại đối tượng trạm này sẽ khác
nhau.
4. Nội dung nghiên cứu
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
7

Để đạt được mục tiêu của đề tài, các nội dung dưới đây sẽ được nghiên
cứu:
+ Nghiên cứu các kinh nghiệm thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
+ Nghiên cứu các phương pháp thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
+ Nghiên cứu mối quan hệ ảnh hưởng giữa các yếu tố tự nhiên, kinh tế-xã
hội và chất lượng nước
+ Nghiên cứu đặ
c điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội và chất lượng nước sông Ba
+ Thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
+ Đề xuất các bước thiết kế mạng giám sát chất lượng nước cho các lưu vực
sông khác
Với những nội dung nghiên cứu như đã trình bày ở trên, sẽ đánh giá ưu
nhược điểm của từng phương pháp, ưu nhược điểm cách tiếp c
ận mạng giám sát
của mỗi nước, xác định những yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước và
cuối cùng căn cứ vào điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội của lưu vực sông Ba để
thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba và xây dựng các bước thiết kế
mạng giám sát cho các lưu vực sông khác.

5. Phương pháp nghiên cứu
Để tiến hành giải quyết các v
ấn đề nghiên cứu, đề tài đã thực hiện các
phương pháp sau:
+ Phương pháp tổng hợp và phân tích để đánh giá ưu nhược điểm của các
phương pháp thiết kế mạng giám sát chất lượng nước, kinh nghiệm thiết kế
mạng giám sát chất lượng nước của các nước trên thế giới và đặc điểm tự nhiên,
kinh tế-xã hội lưu vực sông Ba.
+ Phương pháp phân tích sự
ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, kinh tế-xã
hội đến thành phần chất lượng nước.
+ Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa lưu vực sông Ba để thu thập tài
liệu về đặc điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội và chất lượng nước.
+ Phương pháp chuyên gia
6. Những đóng góp mới của đề tài
+ Phân tích và tổng hợp được các ph
ương pháp xác định vị trí chất lượng
nước; các phương pháp xác định thông số; các phương pháp xác định tần suất
lấy mẫu chất lượng nước.
+ Sơ bộ xây dựng mối quan hệ của các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng
nước, bao gồm mối quan hệ ảnh hưởng của địa chất, thổ nhưỡng, rừng và thảm
phủ thực vật, khí h
ậu và mối quan hệ ảnh hưởng của các hoạt động sản xuất
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
8

công nghiệp, nông nghiệp và đô thị đến thành phần chất lượng nước, góp phần
vào việc hoàn thiện cơ sở khoa học và phương pháp luận thiết kế mạng giám sát
chất lượng nước.

+ Xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba trên cơ sở tổng hợp và
phân tích ưu điểm, nhược điểm của từng phương pháp thiết kế mạng giám sát
chất lượng nướ
c; xác định các yếu tố tự nhiên, kinh tế xã hội tác động đến chất
lượng nước sông Ba; và các tiêu chuẩn qui định của nhà nước Việt Nam về môi
trường.
+ Xây dựng các bước và nội dung thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
sông.
7. Các sản phẩm của đề tài
Trên cơ sở các nội dung và kết quả nghiên cứu của đề tài, hồ sơ của đề tài
bao gồm: 01 báo cáo tổ
ng hợp (kèm kết quả phân tích chất lượng nước), 24 báo
cáo chuyên đề và 01 bản đồ mạng giám sát chất lượng nước sông Ba.
+ Báo cáo tổng hợp của đề tài bao gồm phần mở đầu, phần kết luận và 6
chương. Chi tiết các chương mục xem mục lục.
+ Các báo cáo chuyên đề bao gồm như sau:
 Tình hình giám sát, thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước sông của một
số nước trên thế giới
 Đánh giá tình hình đo đạc và thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước
sông ở Việt Nam
 Tổng hợp về quá trình phát triển và nghiên cứu phương pháp thiết kế
mạng quan trắc chất lượng nước
 Nghiên cứu tổng hợp yêu cầu thông tin, số liệu chất lượng nước đối với
mạng quan trắc chất lượng nước
 Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định vị trí, thông số và tần suất lấy mẫu
chất lượng nước
 Nghiên cứu các công cụ trong thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước
 Tổng hợp đánh giá kết quả khảo sát thực địa
 Tổng hợp, phân tích số liệu chất lượng nước
 Đánh giá tình hình đo đạc chất lượng nước và mạng quan trắc chất lượng

nước
 Đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Ba
 Nghiên cứu ảnh hưởng của các hồ chứa đến chất lượng nước
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
9


Nghiên cứu ảnh hưởng của thuỷ triều đến chất lượng nước
 Nghiên cứu ảnh hưởng của phát triển kinh tế xã hội đến chất lượng nước
 Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải đến chất lượng nước
 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ thuỷ văn đến chất lượng nước
 Nghiên cứu ảnh hưởng của tài nguyên đất tới chất lượng nước
 Nghiên cứu ảnh hưởng của thảm phủ thực vật tới chất lượng nước
 Nghiên cứu lựa chọn nhánh sông giám sát chất lượng nước
 Tổng hợp đánh giá các nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước sông Ba
 Nghiên cứu đề xuất quản lý, vận hành mạng quan trắc chất lượng nước
 Nghiên cứu đề xuất lưu trữ, xử lý và khai thác thông tin, số liệu chất
lượng nước
 Tổng hợp kết quả thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước sông Ba
 Đề xuất thông tin, tài liệu phục vụ thiết kế mạng quan trắc chất lượng
nước
 Đề xuất các bước và nội dung thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MẠNG GIÁM SÁT
CHẤT LƯỢNG NƯỚC
1.1 Nghiên cứu trên thế giới

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
Hiện nay trên thế giới đã có một số tài liệu đề cập đến phương pháp thiết kế
mạng giám sát chất lượng nước. Công trình nghiên cứu “Design of networks for
monitoring water quality” của các tác giả Thomas Sender, Robert C. Ward, Jim
C Lofis, Timmothy D. Steele, Donald DAdrian và Vuji Yevjevich vào năm 1983
và được tái bản có sửa chữa bổ sung vào các năm 1987 và 1994 [30] đã nghiên
cứu cơ sở lý thuyết về thiết kế mạng giám sát chất lượ
ng nước, bao gồm phương
pháp xác định: (1) vị trí giám sát chất lượng nước, (2) tần suất giám sát chất
lượng nước và (3) lựa chọn thông số giám sát chất lượng nước.
Tài liệu này cũng đã xác định những yếu tố liên quan ảnh hưởng đến thiết
kế mạng mạng giám sát chất lượng nước như điều kiện địa hình, khí tượng, thủy
văn, mạng lưới sông ngòi, điề
u kiện kinh tế - xã hội, tình hình khai thác, sử dụng
tài nguyên nước và xả nước thải, hiện trạng chất lượng nước, các vấn đề /trọng
điểm ô nhiễm, nhu cầu và hiện trạng sử dụng thông tin chất lượng nước, hệ
thống quan trắc hiện tại.
Tài liệu “A Practical guide to the Design and Implimentation of Fresh Wa-
ter Studies and Monitoring Programs” của UNEP/WHO công bố năm 1996 [27].
Theo tài liệu này, việc xác định vị trí, thông số và tần suất lấy mẫu chấ
t lượng
nước cần phải căn cứ vào tình hình trên thực tế của lưu vực.
Tập tài liệu kỷ yếu hội thảo “Water quality taylor made” [37] bao gồm tập
hợp các bài viết của nhiều tác giả trên thế giới liên quan đến thiết kế mạng giám
sát chất lượng nước được công bố năm 1994. Hội thảo được tổ chức tại Hà Lan.
Liên quan trực tiếp đến thiết kế m
ạng giám sát chất lượng nước đã có bài viết
của nhiều tác giả như M. A. Hofstra, M.C.H Witer, M. Adriaanse, Robert C.
Ward, về các vấn đề hướng dẫn thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước, xác
định yêu cầu thông tin chất lượng nước và qui hoạch mạng giám sát chất lượng

nước. Những bài tham luận này là tư liệu quí bổ sung cơ sở lý luận cho việc
thiết kế mạng giám sát chất lượng nước. Trong phạm vi nghiên c
ứu của chương
này sẽ trình bày một số khái niệm liên quan đến mạng giám sát chất lượng nước,
tổng hợp các nghiên cứu về lý thuyết trong xác định vị trí, tần suất và thông số
giám sát chất lượng nước và những kinh nghiệm của các nước trên thế giới về
chương trình giám sát chất lượng nước để bổ sung cơ sở khoa học xây dựng
mạng giám sát chất lượng nước phù hợp với
điều kiện thực tế của Việt Nam.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
11

1.1.2 Thiết kế và giám sát chất lượng nước ở một số quốc gia trên thế giới
Quan trắc chất lượng nước đã được nhiều nước trên thế giới thực hiện từ
khoảng năm 1970 khi vấn đề chất lượng nước của các con sông ngày càng được
nhiều người quan tâm. Theo số liệu của Ủy ban Kinh tế-xã hội khu vực châu Á-
Thái Bình Dương năm 1989, chỉ tính riêng 17 nước khu vực châu Á-Thái Bình
Dương gồm Trung Quốc, Hồng Kông, Hàn Quốc, Thái Lan, Australia,
Banglases, Fiji, Iran, Malaysia, New Zealand, Pakistan, Papua New Guinea,
Philippines, Sri lan ka, Ấn Độ, Nhật Bản,… đã có khoảng gần 3 nghìn trạm
quan trắc chất lượng nước. Các nước châu Âu như Hà Lan, Italia, Anh, Bắc ai
len, Ba Lan, Hung ga ri,… và Mỹ cũng thực hiện chương trình giám sát chất
lượng nước từ rất sớm.
Cách tiếp cận trong giám sát chất lượng nước, phạm vi, đối tượng, thông
số, mật độ và tần suất giám sát chất lượng n
ước ở mỗi quốc gia rất khác nhau,
tuỳ thuộc vào tình hình thực tế và điều kiện phát triển kinh tế, trình độ kỹ thuật
của mỗi nước và loại hình gây ra sự ô nhiễm nước. Dưới đây trình bày một số
cách tiếp cận giám sát chất lượng nước của một số quốc gia trên thế giới và đánh

giá tình hình tiếp cận thiết kế mạng giám sát chất lượng nước của một số quốc
gia điển hình.
Chương trình giám sát chất lượng nước ở nước Anh đã được xây dựng
trước năm 1989. Phương pháp tiệm cận trong giám sát chất lượng nước là sử
dụng những trạm giám sát hiện thời ở những con sông chính, tại cửa ra và các
nhánh sông lớn, sau đó xác định những trạm cần thiết cho mục đích nghiên cứu
cụ thể, tiếp theo là xác định những tr
ạm nút (nhánh sông), kiểm tra loại bỏ
những điểm không cần thiết. Sau khi đã xác định những sông/khu vực giám sát
chất lượng nước, người ta xây dựng một chương trình giám sát chất lượng nước
toàn diện. Căn cứ vào chương trình này, khi thiết kế bất cứ mạng giám sát chất
lượng nước nào nhất thiết phải đặt ra những câu hỏi như “tại sao phải giám sát
chất lượng nước?” và “giải pháp nào
để đạt mục tiêu? để từ đó xác định các
thông số, vị trí lấy mẫu, số mẫu và tần suất lấy mẫu phù hợp. Cách tiếp cận
trong giám sát chất lượng nước ở Anh có một số đặc điểm sau:
+ Cách tiếp cận này là kế thừa được những trạm giám sát chất lượng nước
đi từ thực tế sau đó đánh giá mạng giám sát chất lượng n
ước hiện thời rồi mới
xây dựng một chương trình quan trắc chất lượng nước toàn diện đi từ tổng quan
đến chi tiết có xem xét đến các tiêu chuẩn quốc tế.
+ Việc triển khai mạng giám sát được quản lý bởi một cơ quan duy nhất cho
nên sẽ mang tính thống nhất cao. Mặt khác, khi thiết kế đã đặt ra những câu hỏi
cho nên khả năng đáp ứng nhu cầu thực tế
của kết quả chất lượng nước rất cao.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
12

Phương pháp tiếp cận trong thiết kế mạng giám sát xu thế chất lượng nước

của Hà Lan [38] được thực hiện theo các bước sau: (1) phân tích tài liệu chất
lượng nước đã có; (2) xác định xu thế chất lượng nước hiện tại và tương lai; (3)
xác định tần suất lấy mẫu, nguồn tài chính và nhân lực; (4) tính toán số mẫu tối
thiểu cho mỗi thông số chất lượng nước để có thể đánh giá được xu th
ế chất
lượng nước; (5) xác định bộ thông số chất lượng nước; (6) tính toán tần suất lấy
mẫu và chi phí giám sát chất lượng nước hằng năm. Cách tiếp cận này là phù
hợp với giám sát tổng thể chất lượng nước cho một lưu vực sông. Kế thừa số
được số liệu chất lượng nước đã có và có thể áp dụng cho việc giám sát xu thế
chất lượng nước. Vớ
i kinh phí nhất định, việc giám sát chất lượng nước bảo đảm
tối ưu và hiệu quả kinh tế.
Việc quan trắc chất lượng nước ở Italia được thực hiện tương đối toàn diện,
bao gồm xây dựng luật pháp, xác định mục tiêu cho từng đối tượng sử dụng
nước. Về luật pháp, người ta ban hành Luật Bảo vệ nguồn nước, trong đó qui
định một số lo
ại nguồn nước sau cần được bảo vệ như sau:
+ Nguồn nước ngọt dùng để ăn uống, sinh hoạt
+ Nguồn nước dùng cho bơi lội và thể thao giải trí
+ Nguồn nước cần phải bảo vệ để nâng cao điều kiện sống của cá
Việc quan trắc chất lượng nước sau đó được thực hiện ở những lưu vự
c đã
được điều tra đầy đủ điều kiện tự nhiên, những lưu vực mà địa phương quan tâm
và những sông có vấn đề về chất lượng nước. Chương trình quan trắc chất lượng
nước phải đáp ứng một hoặc nhiều mục tiêu dưới đây:
+ Đánh giá hiện trạng chất lượng nước phục vụ cho các mục đích khác nhau
+ Đánh giá các tác
động của sản xuất nông nghiệp, công nghiệp đến chất
lượng nước và hệ sinh thái thủy sinh.
+ Kiểm soát khẩn cấp các sự cố, tai nạn cũng như những tác động rủi ro đối

với chất lượng nước do hoạt động của phát triển kinh tế xã hội
+ Đánh giá sự phù hợp của chất lượng nước với các tiêu chuẩn và luật
Cách tiếp cận trong giám sát chấ
t lượng nước của Italia có thể đáp ứng
được nhiều mục tiêu phát tiêu phát triển kinh tế-xã hội và kiểm soát toàn diện
tình hình chất lượng nước. Tuy nhiên, cách tiếp cận này đòi hỏi kinh phí lớn và
đòi hỏi phải có đầy đủ các tiêu chuẩn chất lượng nước của các mục đích khác
nhau.
Hàn Quốc thực hiện cách tiếp cận trong thiết kế mạng giám sát chất lượng
nước [31] căn cứ vào cơ s
ở lý thuyết của các nhà khoa học trên thế giới [30] đã
nghiên cứu trước đây, kết hợp sử dụng hệ thống thông tin địa lý và thuật toán
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
13

phát sinh để thiết kế mạng giám sát chất lượng nước cho sông. Ưu điểm của
cách tiếp cận này là kết hợp tương đối đầy đủ cơ sở lý thuyết với các công cụ
toán học và công cụ hiện đại GIS. Tuy vậy, phương pháp này đòi hỏi thông tin
địa lý về lưu vực sông dự định thiết kế mạng giám sát chất lượng nước phải đủ
chi tiết và người thiế
t kế phải có trình độ nhất định về kiến thức toán học cũng
như thống kê.
Thái Lan đã triển khai chương trình giám sát chất lượng nước trên khoảng
50 sông với tổng số khoảng 300 trạm. Các thông số quan trắc chủ yếu là nhiệt
độ, pH, DO, BOD, COD, dầu mỡ, kim loại nặng, xyanua, phenol, clo, sul phát,
nitơ, phốt pho, tổng coliform và thuốc trừ sâu. Tần suất quan trắc là 2 lần/năm
vào mùa mưa và mùa khô.
Banglades đã tập trung vào giám sát ch
ất lượng nước ở các khu công

nghiệp và khu đô thị bị ô nhiễm nặng nhằm giám sát tình trạng ô nhiễm của các
khu vực này. Các thông số chất lượng nước được giám sát bao gồm: nhiệt độ,
pH, DO, BOD, COD, chất rắn lơ lửng, độ dẫn điện, tổng coliform. Số trạm được
quan trắc là 38 trên 17 sông với tần suất 1 lần/tháng.
Tổng hợp kết quả nghiên cứu của các nước trên thế gi
ới cho thấy đã những
kinh nghiệm thực tiễn về cách tiếp cận trong triển khai chương trình và thiết kế
mạng giám sát chất lượng nước. Những kinh nghiệm trong cách thức tiếp cận
xây dựng mạng giám sát chất lượng nước của các nước sẽ làm tiền đề cho
nghiên cứu xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba.
1.2 Nghiên cứu ở Việt Nam
1.2.1 Tình hình thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
Nghiên cứu thiết kế mạng giám sát chất lượng nước là đối tượng quan tâm
của nhiều nhà khoa học Việt Nam trong những năm qua, trong đó bao gồm việc
đưa ra những khái niệm, phương pháp và trình tự các bước tiến hành quan trắc
chất lượng nước.
Báo cáo khoa học về chương trình giám sát chất lượng nước của GS. TS.
Trần Hiếu Nhuệ đã đư
a ra một số định nghĩa và khung chương trình giám sát
chất lượng nước. Theo đó, monitoring môi trường là quá trình quan trắc, phân
tích và thu thập thông tin về tính chất vật lý, hóa học và sinh học của thành phần
môi trường nước theo một kế hoạch đã lập sẵn về thời gian, không gian, phương
pháp và qui trình đo lường nhằm mục đích thu được các thông tin cơ bản, có độ
tin cậy nhất định và có thể so sánh đánh giá được hiện trạng và diễ
n biến chất
lượng môi trường nước của một đối tượng hay một khu vực nào đó. Chương
trình quan trắc chất lượng nước, cần thực hiện theo các bước sau (1) tập hợp có
hệ thống số liệu về tình trạng chất lượng nước và sự biến đổi chất lượng môi
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài

14

trường theo thời gian và không gian theo các chỉ tiêu nhất định, (2) đánh giá
mức độ ô nhiễm theo các vùng, các nguồn điểm khác nhau, (3) xác định số
lượng và chất lượng dòng xả thải, (4) phân loại trạm và (5) lựa chọn tần suất lấy
mẫu và thông số phân tích đối với mỗi loại trạm. Kết quả nghiên cứu của tác giả
cũng đã đưa ra phương pháp phân vùng đánh giá chất lượng nước phù hợp với
điều kiện thực tế của Việt Nam.
Theo báo cáo khoa học «một số nội dung chính liên quan đến lựa chọn
mạng lưới quan trắc tài nguyên nước sông » [19] của PGS. TS. Trịnh Thị
Thanh-Trường Đại học khoa học tự nhiên, việc giám sát chất lượng nước phải
phân biệt và xác định trạm giám sát chất lượng nước nền và trạm giám sát chất
lượng nước tác động. Những trạm nền dùng để theo dõi chất l
ượng nước tự
nhiên, chỉ ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên và từ khí quyển. Những trạm tác
động dùng để giám sát chất lượng nước dưới tác động bởi các hoạt động phát
triển kinh tế của con người. Báo cáo cũng đã đưa ra một số nguyên tắc trong
việc xác định điểm giám sát chất lượng nước như phải bảo đảm tính đại diện,
vừa có tính độ
c lập vừa có khả năng liên kết thành mạng lưới.
Đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống giám sát chất lượng nước
sông Cầu” [15] của Lê Hữu Thuần (2003) đã có những nghiên cứu mới sau đây:
+ Tổng hợp các nguyên nhân chính gây ô nhiễm chất lượng nước sông Cầu;
+ Thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Cầu;
+ Xây dựng cơ chế, chính sách quản lý, khai thác dữ liệu chất l
ượng nước
lưu vực sông Cầu;
+ Xây dựng ngân hàng dữ liệu chất lượng nước sông Cầu và đề xuất cơ chế
khai thác, sử dụng ngân hàng dữ liệu chất lượng nước.
Từ kết quả nghiên cứu đề tài trên của tác giả Lê Hữu Thuần có thể rút ra

được một số kết quả sau:
+ Các nguyên nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước bao gồm nước thải từ
sả
n xuất nông nghiệp, nước thải đô thị và nước thải công nghiệp
+ Đã đề cập đến lý thuyết về phương pháp thiết kế mạng giám sát chất
lượng nước của Sender trong việc lựa chọn vị trí giám sát chất lượng nước. Tuy
nhiên trong phần lựa chọn đoạn sông/vị trí giám sát chất lượng nước của sông
Cầu lại chưa thấy áp dụng đầy đủ phươ
ng pháp này, đặc biệt là trong việc lựa
chọn thông số và tần suất giám sát chất lượng nước.
+ Chưa nêu rõ được điều kiện áp dụng của phương pháp này trong tình hình
thực tế của lưu vực sông Cầu nói chung và của Việt Nam nói riêng.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
15

Nhìn chung, kết quả nghiên cứu của tác giả Lê Hữu Thuần đã phác thảo
được các bước thiết kế mạng giám sát chất lượng nước nhưng mới chỉ đưa ra
được một phương pháp duy nhất mà chưa nghiên cứu thêm các phương pháp
khác để so sánh, đối chiếu. Phương pháp nghiên cứu đưa ra đã trình bày phần lý
thuyết nhưng chưa nêu rõ được điều kiện áp dụng và chưa áp dụng cho phần xác
định thông số và t
ần suất giám sát chất lượng nước.
1.2.2 Tình hình giám sát chất lượng nước
1.2.2.1 Giám sát chất lượng nước quốc gia
Việc giám sát chất lượng nước sông ở nước ta đã được triển khai thực hiện
từ trước năm 1976 do Tổng Cục Khí tượng - Thuỷ văn [22, 23] (nay thuộc Bộ
Tài nguyên và Môi trường) chịu trách nhiệm. Trong thời kỳ đầu, việc giám sát
chất lượng nước được thực hiệ
n ở các sông chính, vùng cửa sông và các vùng bị

xâm nhập mặn mà chưa hình thành một mạng lưới trạm. Các thông số giám sát
bao gồm thành phần lý hoá nước sông như nhiệt độ nước, chất rắn lơ lửng, bùn
cát và một số thành phần khác. Đến năm 2000, việc giám sát chất lượng nước
sông đã hình thành nên một hệ thống và chính thức trở thành mạng lưới. Nhiệm
vụ của nó là xác định xu thế diễn biến chất lượ
ng nước ở điều kiện nền theo
không gian và thời gian. Các thông số giám sát gồm bùn cát lơ lửng, thành phần
hạt lơ lửng, nhiệt độ nước, độ mặn và một số thành phần khác. Tần suất giám sát
1 lần/tháng. Cho đến nay đã triển khai được 48 trạm giám sát chất lượng nước
sông, 8 trạm giám sát nước hồ và 57 trạm đo mặn trên phạm vi toàn quốc.
Từ kết quả giám sát chất lượng nướ
c quốc gia cho thấy, lưu vực sông Ba
chưa có trạm giám sát chất lượng nước quốc gia nào. Tuy nhiên với các thông số
và tần suất đo đạc chất lượng nước như trên đã nêu có thể là thông tin quý để
xem xét việc lựa chọn tần suất và thông số giám sát chất lượng nước ở sông Ba.
1.2.2.2 Giám sát chất lượng nước ở cấp bộ, ngành
Cục Bảo vệ môi trường phối hợp với các cơ
quan khác lập ra mạng quan
trắc chất lượng nước vào năm 1994 [23] theo qui định của Luật Bảo vệ môi
trường. Mạng này hiện có 56 trạm và được triển khai trên 28 con sông chính,
trong đó có 18 trạm đầu nguồn, 9 trạm biên giới, 17 trạm ngoài đô thị công
nghiệp, 8 trạm nông nghiệp và 4 trạm giới hạn triều. Tuỳ theo đối tượng, mục
đích sử dụng mà có thể bao gồm một số hoặc tất cả các thông s
ố bao gồm: nhiệt
độ, độ dẫn, màu, độ đục, TSS, DO, BOD
5
, Clorophyl a, NO
2
-
, NO

3
-
, NH
4
-
, PO
4
-3
,
TN, TP, SiO
3
-2
, khoáng chất hoà tan (Ca
+2
, K
+
, Mg
+
, Na
+
, SO
4
-2
, Fe tổng, Cl
-
, độ
kiềm, kim loại nặng và hóa chất bảo vệ thực vật. Tần suất giám sát 2 lần/tháng
đối với những trạm biên giới và 1 lần/tháng với những trạm còn lại vào những
ngày cố định với tần suất đo 4 obp/ngày.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba

Báo cáo tổng kết đề tài
16

Ngoài ra, một số Bộ, ngành khác cũng lập ra mạng giám sát chất lượng
nước như Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Y tế, Bộ Thuỷ sản,
Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia, Bộ Quốc phòng, Bộ Giao
thông vận tải, Tổng Công ty dầu khí Việt Nam. Một số dự án liên quan đến thiết
kế và giám sát chất lượng nước gồm: hợp phần dự án chất lượng nước sông
Đáy-Nhuệ, h
ợp phần dự án chất lượng nước sông Cầu và hợp phần dự án chất
lượng nước sông Đồng Nai-Sài Gòn.
Từ kết quả nghiên cứu giám sát chất lượng nước của các bộ, ngành có thể
rút ra một số đánh giá sau:
+ Chỉ có Cục Bảo vệ môi trường là duy trì thường xuyên việc quan trắc các
thông số trên các trạm đã xác định; thông số và tần suất giám sát chất lượng
nước tương đố
i thống nhất. Thông số cụ thể của từng trạm phụ thuộc vào tình
hình cụ thể của đoạn sông. Tần suất giám sát từ 1 đến 2 lần/tháng
+ Các bộ, ngành khác cũng giám sát chất lượng nước nhưng thông số, tần
suất giám sát chất lượng nước cũng rất khác nhau. Việc giám sát chất lượng
nước chưa mang tính hệ thống và khi dự án kết thúc thì việc giám sát chất lượng
nướ
c cũng bị giám đoạn. Việc giám sát chất lượng nước chỉ trung vào một số
lưu vực cụ thể phục vụ mục đích cụ thể.
1.2.2.3 Giám sát chất lượng nước sông Ba
Mạng quan giám sát chất lượng nước ở sông Ba đã được triển khai từ sau
ngày giải phóng miền Nam. Các trạm quan trắc chất lượng nước bao gồm Củng
Sơn và Phú Lâm [22]. Chuỗi số liệu chấ
t lượng nước của các trạm này tương đối
dài. Trong những năm gần, người ta lập thêm trạm quan trắc An Khê ở đầu

nguồn và trạm giới hạn triều Tuy Hòa. Tần suất đo đạc 1 tháng/lần vào một ngày
cố định. Liên quan đến thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba, có một
số đề tài/dự án triển khai thực hiện trên sông Ba như sau:
+ Dự án “Điều tra tình hình khai thác, sử
dụng tài nguyên nước và xả nước
thải vào nguồn nước lưu vực sông Ba” [5] của Cục Quản lý tài nguyên nước
triển khai thực hiện từ năm 2005 có một số nội dung chính gồm:
 Xác định và đánh giá hiện trạng những đối tượng khai thác sử dụng nước
chính trên lưu vực bao gồm khu đô thị, vùng nuôi trồng thuỷ sản, khu
công nghiệp tập trung và các vùng canh tác nông nghiệp.
 Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội và hiện trạng các qui hoạch
của các tỉnh trong lưu vực sông Ba.
 Đánh giá sơ bộ chất lượng nước lưu vực sông Ba.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
17

+ Đề tài “Nghiên cứu giải pháp tổng thể sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo
vệ môi trường lưu vực sông Ba và sông Côn” mã số KC.08.25 [6], do PGS.
TSKH. Nguyễn Văn Cư, Viện Địa lý-Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã
đạt được một số kết quả sau đây:
 Đánh giá được thực trạng tài nguyên thiên nhiên và các yếu tố tự nhiên và
xã hội ảnh hưởng đến sự suy thoái tài nguyên và môi trường.
 Xác định nguyên nhân và dự báo mức độ, qui mô ảnh hưởng của quá trình
suy thoái tài nguyên-môi trường và các tai biến thiên nhiên thuộc lưu vực
sông Ba và sông Côn.
 Đề xuất mô hình quản lý tổng hợp lưu vực sông Ba
 Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu về tài nguyên và môi trường lưu vực sông Ba
+ Đề tài: «Nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp tính toán ngưỡng
khai thác, sử dụng nguồn nước và dòng chảy môi trường, ứng dụng cho lưu vực

sông Ba và sông Trà Khúc», [14] do PGS. TS. Nguyễn Văn Thắng, trường Đại
học thủy lợi làm chủ nhiệm. Đề tài nghiên cứu đã đạt được một số kết quả chính
sau:
 Đề tài đã bổ sung cơ sở khoa học cho việc xác định ngưỡng khai thác, sử
dụng nước và dòng chảy môi trường;
 Xây dựng mô hình kiểm toán nước và ứng dụng cho việc đánh giá, khai
thác, sử dụng nguồn nước lưu vực sông.
 Ứng dụng một số phương pháp tính toán, đánh giá dòng chảy môi trường
và đề xuất phương pháp kết hợp để đánh giá dòng chảy môi trường cho
lưu vực sông Ba.
Tổng hợp các kết quả nghiên cứu ở sông Ba cho thấy những đề tài, dự án
đã sơ bộ đánh giá được điều kiện tự nhiên, các nguồn gây ô nhiễm nước và phân
tích chất lượng nước. Những kết quả này phần nào góp phầ
n vào xác định điều
kiện tự nhiên và đánh giá chất lượng nước sông Ba. Tuy nhiên, đặc điểm tự
nhiên, kinh tế xã hội và những nguồn ô nhiễm ở lưu vực sông Ba mới chỉ được
đánh giá sơ Bộ chưa đủ để khoanh vùng chất lượng nước và xác định nhân tố
chính ảnh hưởng đến thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
18

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠNG GIÁM SÁT
CHẤT LƯỢNG NƯỚC
2.1 Một số khái niệm
Trong thiết kế lựa chọn vị trí giám sát chất lượng nước, người ta đưa ra
khái niệm về trạm nền và trạm tác động. Khái niệm về các trạm này được định
nghĩa dưới đây:
+ Trạm nền [19, 27]: trạm đặt tại vùng chưa bị tác động bởi các hoạt động
sản xuất của con người. Các trạm này dùng để xây dựng số liệu nền chất lượng

nước tự nhiên.
+ Trạm tác động [19, 27]: trạm được đặt tại vùng nước bị tác động do các
hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người.
2.2 Quá trình phát triển của các phương pháp
Cho đến nay tiêu chí để lựa chọn trạm giám sát chất lượng nước sao cho
đại diện cho vùng nghiên cứu và xác lập các yếu tố ảnh hưởng vẫn còn ít được
nghiên cứu. Do vậy trong giai đoạn ban đầu, việc lập mạng giám sát chất lượng
nước chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và tình hình thực tế của vùng nghiên cứu.
Tuy vậy trong giai đoạn này, người ta cũng đã biết cần phải chọn cả trạm vi mô
và trạm vĩ mô. Tiêu chí để lựa chọn các loại trạm này dựa vào mục tiêu của
mạng giám sát chất lượng nước, các đặc tính về thuỷ văn, thuỷ lực, đặc tính pha
trộn của dòng chảy với các chất hòa tan trong nước, đó là những yếu tố liên
quan, ảnh hưởng đến lựa chọn vị trí giám sát chất lượng nước. Bởi vì khi các
đặc tính về thủy văn, thủy lực, đặc tính pha tr
ộn của dòng chảy với các chất hòa
tan trong nước không được chú ý xem xét thì mẫu chất lượng nước sẽ không đại
diện cho vùng nghiên cứu, do đó kết quả dữ liệu chất lượng nước không có
nhiều ý nghĩa.
Một phương pháp trong thiết kế mạng giám sát chất lượng nước là dựa vào
tỷ lệ bao phủ diện tích và mật độ của một số chỉ thị liên quan đến dân số. Trên
cơ
sở này, Beckers và nnk (1972) đã lựa chọn các vị trí lấy mẫu tại các vùng
nước bị ô nhiễm hoặc tại các đoạn sông phía hạ lưu. Ward (1973) đưa ra đề nghị
đặt các trạm tại các điểm chất lượng nước có nguy cơ bị ô nhiễm sau khi xem
xét các nguồn gây ô nhiễm chính. Trong chương trình quan trắc chất lượng nước
ở Florcyk (1971) và Osanco (1976), vị trí các trạm được xác định theo kinh
nghiệm bằng cách tìm các điểm dọc theo chi
ều dài sông mà tại đó các thông số
chất lượng nước biến đổi. Nhìn chung, các nhà nghiên cứu đã cố gắng đặt các
trạm quan trắc một cách hệ thống để mạng lưới bao phủ được diện tích lớn nhất

nhằm thu thập thông tin chất lượng nước đại diện cho lưu vực.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
19

Ngoài ra đối với thiết kế trạm giám sát chất lượng nước thải, người ta
thường đặt các trạm gần các nguồn ô nhiễm đã biết. Phương pháp này cho phép
thu thập được các mẫu phản ánh được chất lượng nước theo chiều dòng chảy,
nhưng nó không phản ánh được xu thế diễn biến của chất lượng nước.
Nhìn chung các phương pháp đặt trạm chất lượng nước đã cố gắng
đặt các
trạm chất lượng nước sao cho có thể đạt được mục tiêu đề ra. Tuy nhiên, việc
lựa chọn trạm giám sát chất lượng nước dựa vào mục tiêu thường mang tính chủ
quan của người quyết định. Hơn nữa, khi có nhiều mục tiêu, việc lựa chọn trạm
vĩ mô gặp nhiều khó khăn do nhu cầu thông tin nhiều mà số lượng trạm bị giới
hạn.
Để khắc phục việc thiết kế mạng giám sát chất lượng nước nước mang tính
chủ quan của con người, đã có một số phương pháp thiết kế được đưa ra. Nổi
tiếng nhất phải kể đến là phương pháp của Horton (1945). Horton gán số cho
dòng chảy thượng nguồn nhỏ nhất trong mạng lưới sông là nhánh sông bậc 1,
dòng chảy được tạo thành từ sự hội nhập của hai nhánh sông bậc 1 là nhánh
sông bậc 2, nhánh sông bậc 3 được t
ạo thành từ các nhánh sông bậc 1,… Tuy
nhiên, phương pháp của Horton đã được tác giả Sharp (1970) chỉ ra nhược điểm,
đó là không phản ánh được vị trí của các nguồn ô nhiễm trong mạng lưới.
Khắc phục nhược điểm đã được Sharp chỉ ra, Shreve đã cải tiến phương
pháp của Horton, đó là sử dụng số nhánh sông hoặc số nguồn dòng chảy trong
mạng lưới để gán tầm quan trọng của đ
oạn sông hoặc đoạn nối riêng rẽ với một
trọng số nhất định (đoạn nối là một phần đoạn sông có điểm bắt đầu là điểm hợp

lưu, và điểm kết thúc là điểm phân lưu).
Tiếp tục cải tiến phương pháp của Shreve, Sharp (1971) đã phát triển
phương pháp thiết kế mạng quan trắc cho một lưu v
ực sông có khả năng xác
định vị trí của các nguồn ô nhiễm. Năm 1974, Sander đã áp dụng phương pháp
của Sharp để thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước cho lưu vực sông lớn.
Phương pháp này nhìn chung có thể đáp ứng được nhiều yêu cầu cụ thể về quan
trắc như xác định diễn biến chất lượng nước, xác định nguyên nhân gây ô nhiễm
nước , phương pháp của Sharp và Sander có ưu đ
iểm là xác định được mạng
lưới các trạm vĩ mô đảm bảo tính đại diện cho mạng lưới sông ngòi hay lưu vực
sông nghiên cứu. Dưới đây sẽ trình bày nghiên cứu phương pháp của Sharp và
Sender (hay gọi là phương pháp của Sharp-Sender)
2.3 Phương pháp của Sharp-Sender
Để đại diện cho chất lượng nước của toàn vùng nghiên cứu, phương pháp
này đã xác định các nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước. Sau khi
xác định được các nhánh sông giám sat chất lượng nước, tiến hành xác định các
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
20

vị trí giám sát chất lượng nước trên nhánh sông đó. Việc nghiên cứu các nhánh
sông/đoạn sông và vị trí giám sát chất lượng nước sẽ được trình bày dưới đây:
2.3.1 Xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước
Theo phương pháp của Sharp-Sender, việc lựa chọn nhánh sông giám sát
chất lượng nước được chia làm 2 bước, đó là đánh số cho các nhánh sông và xác
định các nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước.
2.3.1.1 Đánh số nhánh sông
Như ta đ
ã biết mạng lưới sông ngòi được hình thành từ những nhánh sông

nhỏ nhất hợp lại, đó là những nhánh sông có lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất. Các
nhánh sông có lưu lượng lớn hơn được hình thành từ những nhánh sông có lưu
lượng nhỏ nhất. Cứ tiếp tục như vậy cho đến khi ra đến cửa sông, nhánh sông
lớn hơn sẽ được hình thành từ những nhánh sông nhỏ hơn liền kề để hình thành
lên mạ
ng lưới sông ngòi. Trên cơ sở đặc điểm sự hình thành mạng lưới sông
ngòi như vậy, Sharp tiến hành việc gán bậc cho các nhánh sông. Những nhánh
không có sông khác nhập lưu vào, tức nhánh sông có lưu lượng nhỏ nhất được
gán bậc 1; những nhánh sông được hình thành từ 2, 3, 4, nhánh sông nhỏ nhất
thì được gán các bậc tương ứng là 2, 3, 4, Cứ tiếp tục việc gán số như vậy,
cửa ra của sông sẽ được gán bậc lớn nhất, bằ
ng tổng số nhánh sông bậc 1 của
mạng lưới sông ngòi. Việc đánh số nhánh sông được minh họa ở hình 1.
2.3.1.2 Xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước cấp 1 (còn gọi
là trọng tâm của lưu vực sông)
Trên cơ sở gán bậc cho các nhánh sông như đã trình bày ở trên, tiến hành
xác định nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 1 theo công thức sau:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
=
2
1
0
1
N

M
(2-1)
Trong đó:
 N
0
là tổng số nhánh sông bậc 1 (như hình 1)
 M
1
trọng tâm của lưu vực
 Dấu ngoặc vuông có nghĩa M
1
phải là số nguyên liền kề với giá trị của
phép tính.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
22

Sau khi thực hiện phép chia ở trên, so sánh M
1
với bậc nhánh sông đã được
đánh số như sơ đồ mô tả ở hình 1. Trị số nào trong sơ đồ trùng với M
1
thì vị trí
đánh số đó sẽ là nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 1 (hay còn gọi là
trọng tâm của lưu vực). Trong trường hợp không có trị số nào trong sơ đồ đánh
số trùng với M
1

thì giá trị nào trên sơ đồ gần nhất với M

1
sẽ được lựa chọn làm
nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 1. Trị số M1 sau khi được chọn sẽ
được ký hiệu là M
1
*.
Khi đã xác định được nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 1, lưu vực
sông nghiên cứu sẽ được chia làm 2 phần gồm thượng lưu và hạ lưu với số
nhánh sông ở mỗi phần tương đối bằng nhau. Việc xác định nhánh sông giám sát
chất lượng nước cấp 2 và cấp 3 của mỗi phần như sau:
2.3.1.3 Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 2 (của phần thượng lưu)
Nhánh sông giám sát chất l
ượng nước cấp 2 của phần thượng lưu được xác
định theo công thức:
2
1
*
1
2
+
=
M
M
(2-2)
Khi đã xác định được nhánh cấp 2, phần thượng lưu lại được chia ra làm 2
phần nhỏ hơn gồm phần trên của thượng lưu và phần dưới của thượng lưu (tức
mỗi phần là ¼ lưu vực sông). Việc xác định nhánh sông giám sát chất lượng
nước cấp 3 của mỗi phần như sau:
2.3.1.4 Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3 (thuộc phần trên của thượng
lưu)

Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3 thuộc phần trên của thượng lưu
được xác định theo công thức
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
=
2
1
2
3
M
M
(2-3)
2.3.1.5 Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3 (thuộc phần dưới của
thượng lưu)
Nhánh sông cấp 3 thuộc phần dưới của thượng lưu được xác định theo một
trong hai công thức sau:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+−
=
2

1
21
'3
MM
M
(2-4)
Hoặc
2'3''3
MMM
+
=
(2-4’)
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
23

Việc lựa nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3 thuộc phần dưới của
thượng lưu tùy thuộc vào tình hình thực tế. Nếu có 2 trị số trong sơ đồ đều trùng
với 2 giá trị tìm được theo các công thức (4) và (4’) thì ta chọn một trong hai vị
trí trên sơ đồ để làm nhánh giám sát chất lượng nước cấp 3 cho phần dưới của
thượng lưu. Nếu chỉ có một trị số trên sơ đồ trùng với m
ột trong hai giá trị tính
toán theo các công thức (4) và (4’) thì trị số nào trên sơ đồ trùng với giá trị tìm
được sẽ chọn làm nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3. Nếu không trị số
nào trên sơ đồ trùng với giá trị tìm được trong các công thức trên thì trị số nào
trên sơ đồ gần nhất với một trong giá trị tính toán sẽ được chọn làm nhánh giám
sát chất lượng nước cấp 3.
2.3.1.6 Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 2 (của phần h
ạ lưu)
Nhánh giám sát chất lượng nước cấp 2 cấp của phần hạ lưu được xác định

theo 2 công thức
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+−
=
2
1
10
'2
MN
M
(2-5)
Hoặc
'21''2
MMM +=
(2-5’)
Việc lựa chọn vị trí nhánh giám sát chất lượng nước cấp 2 cho phần hạ lưu
được thực hiện theo trình tự như lập luận xác định trạm cấp 3 thuộc phần dưới
của thượng lưu như đã trình bày ở trên.
2.3.1.7 Nhánh giám sát chất lượng nước cấp 3 của phần hạ lưu
Việc xác định nhánh cấp 3 của phần hạ lưu được xác định b
ằng cách đánh
lại bậc số nhánh sông, trong đó dòng chính được coi như nhánh cấp 1. Sơ đồ
đánh số lại bậc nhánh sông được minh họa như hình 2. Sau khi đánh số lại bậc
nhánh sông, trọng tâm mới của phần hạ lưu sẽ trùng với vị trí trạm giám sát chất
lượng nước cấp 2 như đã xác định theo công thức (2-5) hoặc (2-5’).

Nhánh cấp 3 thuộc phần trên của hạ lưu được xác đị
nh theo công thức:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
=
2
1
2
3
M
M
(2-6)
Trong đó M
2
có vị trí tại trạm giám sát chất lượng nước cấp 2 nhưng có giá
trị được tính theo công thức (1) của sơ đồ đánh số ở hình 2. Trong sơ đồ của
hình 2 khi tính theo công thức (1) thì giá trị của M
2
xác định được là 6.