Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh tân hóa – lò gốm trên địa bàn thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ
MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS KẾT HỢP WQI ĐÁNH GIÁ TÌNH
TRẠNG NƯỚC MẶT TẠI HỆ THỐNG KÊNH TÂN HÓA – LÒ GỐM
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Ngành: Môi Trường
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường

GVHD: ThS. Nguyễn Trung Dũng
SVTH:

Lê Dương Ngọc Phú

MSSV:

1311090457

LỚP:

13DMT01

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 07/2017


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu khoa học của tác giả. Các

số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và có nguồn gốc. Tác giả xin chịu trách
nhiệm trước Hội đồng phản biện và pháp luật về các kết quả nghiên cứu của đề tài này.

Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Lê Dương Ngọc Phú

i


LỜI CẢM ƠN
Qua bốn năm học tập, nghiên cứu, rèn luyện ở trường nhờ sự chỉ dạy tận tình của
quý thầy cô trường Đại học Công nghệ TP. HCM đặc biệt là quý thầy cô Khoa Công nghệ
sinh học – Thực phẩm – Môi trường đã giúp em có được ngày càng nhiều kiến thức và
những hiểu biết sâu sắc trong học tập cũng như trong thực tiễn hằng ngày. Để hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Công nghệ
sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công nghệ TP.HCM đã trang bị cho
em vốn kiến thức quý báu trong suốt những năm học.
Em vô cùng cám ơn Thầy Nguyễn Trung Dũng đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy em
trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến anh Trịnh Trọng Nguyễn
đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm thí nghiệm phân tích tại Mobilab cũng
như trong suốt quá trình làm đồ án này.
Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp này nhưng có thể đề tài vẫn
còn nhiều thiếu sót, vì vậy em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô,
Hội đồng phản biện để đề tài này hoàn thiện hơn.
Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Lê Dương Ngọc Phú

ii


TÓM TẮT
Nước là vô cùng quan trọng đối với cuộc sống và sinh hoạt của mọi người, hiện
trang ô nhiễm nguồn tài nguyên nước tại nước ta ngày càng nghiêm trọng. Ở thành phố
Hồ Chí Minh ô nhiễm nước tại các kênh ngày càng ở mức nghiêm trọng hơn và khó nắm
bắt thông tin về tình trạng chất lượng nước. Để khắc phục tình trạng đó cần có một hệ
thống chỉ số phép nhìn nhận chất lượng nước một cách tổng hợp về các chỉ tiêu lý – hóa –
sinh của nguồn nước, được đánh giá theo một thang điểm thống nhất, dễ hiểu với các đối
tượng phổ thông. Một trong các chỉ số đó là “Chỉ số chất lượng nước – WQI” cùng với đó
là việc kết hợp hệ thống thông tin môi trường (GIS) để giúp nhà quản lý cũng như người
dân nắm bắt kịp thông tin, diễn biến của môi trường. Tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh
Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bàn thành phô Hồ Chí Minh”. Kênh Tân Hóa – Lò Gốm là
một trong những dòng kênh thoát nước chính của TP. HCM với tổng chiều tài lên đến
7.84 km chảy qua các quận Tân Phú, Quận 11, Quận 6, Tân Bình. Đến năm 2015 kênh
Tân Hóa – Lò Gốm được cải tạo lại, chất lượng nước đươc cải thiện tốt hơn và giúp cho
cuộc sống của người dân ở khu vực này được cải thiện.
Kết quả quá trình phân tích cho thấy 7/10 chỉ tiêu phân tích đều vượt QCVN 08MT:2015/BTNMT - cột B2 đó là các chỉ tiêu Amoni, TSS, DO, COD, BOD5, Coliform,
Phosphate. Sau tính toán WQI đề cho thấy chỉ số chất lượng nước của kênh rất thấp cả
giờ triều lên và giờ triều xuống đều năm trong thang màu đỏ ( nước ô nhiễm nặng cần
phải có biện pháp xử lý). So sánh với báo cáo kết quả 2015 của Sở tài nguyên và môi
trường thành phố Hồ Chí Minh cho thấy chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm có
xu hướng tái ô nhiễm. Và trong nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ GIS với phần mềm
Arcmap để xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu thông số quan trắc môi trường nước mặt tại
kênh Tân Hóa – Lò Gốm. Qua đó cho thấy ứng dụng công nghệ mới có nhiều tiện ích và
là giải pháp hiện đại, hiểu quả cho việc quản lý môi trường.

iii


SUMMARY
Water is extremely important to human life and dayly activities, In our Contry
pollution of water resources is in serios problem. In Ho Chi Minh City, water pollution in
Canal is more serious and it’s difficult to collect information on water quality. To
overcome this situation, there is a need for an index system for water quality by using
summary of physical - chemistry – biological indicators base on standard index score,
easy to understand for most of people. One of the indicators is the "Water Quality Index WQI" toghether with the Geographic Information System (GIS) to help managers as well
as people catch up with information about environment change. I was started on the thesis
topic: “GIS application research combined with WQI to assessment of water status in Tan
Hoa - Lo Gom canal system in Ho Chi Minh City”. Tan Hoa – Lo Gom canal system is
one of the main drainage canal of Ho Chi Minh City. With a total length of 7.84 km,
HCM City runs through Tan Phu district, district 11, district 6 and Tan Binh district. By
2015, the Tan Hoa - Lo Gom Canal system will be rehabilitated to improve water quality
and improve people life of living in this area.
The results of the analysis showed that 7 out of 10 of analyzed items exceeded
QCVN 08-MT:2015/BTNMT - column B2 which are Amoni, TSS, DO, COD, BOD5,
Coliform, Phosphate. After calculated the WQI, the water quality index of the canal was
very low during both the tide is hight and the tide is low time, which were all in the red
scale (heavy polluted water required for treatment). Compared with the 2015 report of the
Ho Chi Minh City Natural Resources and Environment Department, the water quality in
Tan Hoa - Lo Gom canal system tends to be re-polluted. And in the research using GIS
with Arcmap software to build and manage the water in Tan Hoa - Lo Gom Canal.
Through that, the apply of new technology has many advantages, it is a modern and
effective solution for managing the environment.

iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii
TÓM TẮT ..................................................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................xi
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................xiv
DANH MỤC VIẾT TẮT ..........................................................................................xvi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................6
1.1. Tài nguyên nước ........................................................................................................ 6
1.1.1. Khái niệm tài nguyên nước[6] ............................................................................. 6
1.1.2. Phân loại tài nguyên nước[6] ............................................................................... 6
1.1.3. Quy luật biến động tài nguyên nước theo thời gian[6] ........................................ 6
1.1.3.1. Tính chu kỳ ................................................................................................. 6
1.1.3.2. Tính ngẫu nhiên .......................................................................................... 7
1.2. Ô nhiễm môi trường nước ......................................................................................... 7
1.2.1. Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm môi trường nước ................................ 7
1.2.2. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước ................................................................ 8
1.2.3. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước....................................................... 8
1.2.4. Các tiêu chuẩn, chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước.. 9
1.3 Khu vực nghiên cứu ................................................................................................. 11
1.3.1 Vị trí ................................................................................................................... 11
1.3.1.1 Vị trí địa lý khu vực................................................................................... 11
1.3.1.2 Vai trò của khu vực ................................................................................... 12
1.3.2 Điều kiện tự nhiên ............................................................................................. 12
1.3.2.1 Đặc điểm khí hậu ....................................................................................... 12
1.3.2.2 Đặc điểm địa hình ...................................................................................... 14
1.3.2.3 Đặc điểm thủy văn sông rạch .................................................................... 15

1.3.3 Điều kiện kinh tế xã hội..................................................................................... 17
v


1.3.3.1 Đặc điểm xã hội ......................................................................................... 17
1.3.3.2 Đặc điểm hiện trạng kinh tế....................................................................... 17
1.3.4 Hiện trạng môi trường khu vực ......................................................................... 18
1.3.4.1 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm trước khi cải tạo .................... 18
1.3.4.2 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo ....................... 20
1.4 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước WQI ............................................................. 23
1.4.1 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước WQI [2] .................................................. 23
1.4.1.1 Tổng quan về chỉ số môi trường ................................................................ 23
1.4.1.2 Mục đích của chỉ số môi trường ................................................................ 23
1.4.1.3 Khái niệm WQI: ........................................................................................ 23
1.4.1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số WQI của một số quốc gia trên
thế giới. .................................................................................................................. 26
1.4.1.5 Tình hình nghiên cứu và áp dụng WQI tại Việt Nam ............................... 27
1.5 Tổng quan về ứng dụng GIS [5] ................................................................................ 27
1.5.1 Khái niệm GIS ................................................................................................... 27
1.5.2 Các khả năng xử lỷ của GIS .............................................................................. 29
1.5.3 Định nghĩa hệ thống thông tin môi trường ........................................................ 30
1.5.4 Công nghệ cơ sở dữ liệu trong nghiên cứu môi trường..................................... 30
1.5.5 Vai trò của GIS trong nghiên cứu môi trường................................................... 31
1.5.6 Một số công trình nghiên cứu xây dựng HTTTMT .......................................... 31
1.5.7 Các nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý môi trường ................................. 33
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .........................35
2.1 Vật liệu nghiên cứu................................................................................................... 35
2.1.1 Dụng cụ và thiết bị ............................................................................................ 35
2.1.1.1 Dụng cụ ..................................................................................................... 35
2.1.1.2 Thiết bị....................................................................................................... 35

2.1.2 Hóa chất ............................................................................................................. 35
vi


2.1.2.1 Phosphate:................................................................................................. 35
2.1.2.2. BOD .......................................................................................................... 36
2.1.2.3. COD [10] .................................................................................................... 75
2.1.2.4 Độ đục ....................................................................................................... 75
2.1.2.5. N-NH4+ ..................................................................................................... 76
2.1.2.6. Coliform ................................................................................................... 76
2.2 Thời gian và địa điểm ............................................................................................... 76
2.3 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................... 76
2.4 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 76
2.4.1 Phương pháp lấy mẫu ........................................................................................ 76
2.4.1.1 Khảo sát vị trí các điểm lấy mẫu ............................................................... 77
2.4.1.2 Lấy mẫu, vận chuyển và lưu trữ ............................................................... 77
2.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu .................................................................. 78
2.4.2.1 Phân tích chỉ tiêu P-PO43-[9],[13] .................................................................. 79
2.4.2.2 Phân tích chỉ tiêu Tổng Coliform (MPN)[8]............................................... 82
2.4.2.3 DO ............................................................................................................. 83
2.4.2.4 BOD ( nhu cầu oxy sinh hóa) [9] ................................................................ 85
2.4.2.5 Độ đục ....................................................................................................... 88
2.4.2.6 Phân tích chỉ tiêu COD bằng thiết bị Elox 100 [10] .................................... 89
2.4.2.2 Phân tích chỉ tiêu NH4+ bằng thiết bị Amonitor [11]................................... 94
2.4.2.3 TSS (Tổng chất rắn lơ lửng) ...................................................................... 97
2.4.2.4 Nhiệt độ, pH .............................................................................................. 97
2.4.4 Phương pháp xây dựng chỉ số WQI [1] ........................................................... 101
2.4.4.1. Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI ................................................ 101
2.4.4.2. Quy trình tính toán.................................................................................. 101
vii

2.4.4.3 Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc ......................................................... 101
2.4.4.4. Tính toán WQI ........................................................................................ 102
2.4.4.5. So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá ... 105
2.4.5

Phương pháp mô hình Streeter – Phelps: ..................................................... 106

2.4.5.1 Cách tiếp cận cân bằng vật chất .............................................................. 106
2.4.5.2 Độ thiếu hụt oxy ...................................................................................... 108
2.4.5.3 Độ thiếu hụt ban đầu................................................................................ 108
2.4.5.4 Phương trình diễn biến của DO: .............................................................. 109
2.4.5.5 Sự nạp không khí ..................................................................................... 110
2.4.6 Phương pháp tham khảo ý kiến của các chuyên gia ........................................ 111
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................112
3.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu................................................................................. 112
3.2 Kết quả phân tích phosphate................................................................................... 113
3.2.1 Kết quả phân tích triều lên............................................................................... 113
3.2.2 Kết quả phân tích phosphate giờ triều xuống .................................................. 115
3.3 Kết quả phân tích coliform .................................................................................... 119
3.3.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 119
3.3.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 121
3.4 Kết quả phân tích DO ............................................................................................. 125
3.4.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 125
3.4.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 127
3.5 Kết quả phân tích BOD5 ......................................................................................... 131
3.5.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 131
3.5.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 133
3.6 Kết quả phân tích độ đục ........................................................................................ 136

3.6.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 136
3.6.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 138
3.7 Kết quả phân tích COD .......................................................................................... 141
viii


3.7.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 141
3.7.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 143
3.8 Kết quả phân tích Amoni ........................................................................................ 147
3.8.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 147
3.7.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 149
3.8 Kết quả phân tích TSS ............................................................................................ 153
3.8.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 153
3.8.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 155
3.9 Kết quả phân tích pH .............................................................................................. 159
3.9.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 159
3.9.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 161
3.10 nhận xét chung về kết quả phân tích lý hóa trên kênh Tân Hóa – Lò Gốm ......... 164
3.10.1 Về pH, chất rắn lơ lửng, độ đục .................................................................... 164
3.10.2 Ô nhiễm chất hữu cơ ..................................................................................... 165
3.10.3 Chất dinh dưỡng ............................................................................................ 166
3.10.4 Các vi sinh vật gây bệnh ................................................................................ 167
3.11. Kết quả tính toán chỉ số WQI .............................................................................. 168
3.11.1 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu thuộc hệ
thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm khi triều lên ........................................................... 168
3.11.2 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu thuộc hệ
thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm khi triều xuống. ..................................................... 171
3.11.3 Biểu đồ diễn biến chất lượng nước mặt của kênh Tân Hóa – Lò Gốm tại các vị
trí lấy ......................................................................................................................... 175
3.12 Thành lập bản đồ và kết quả quan trắc ................................................................. 178

3.13 Tính toán lan truyền chất theo mô hình streeter ................................................... 187
3.13.1 Thông tin về kênh và nguồn xả ..................................................................... 187
3.13.1.1 Thông tin về kênh .................................................................................. 187
3.13.1.2 Thông tin về nguồn xả ........................................................................... 187
3.13.2 Đồ thị streeter ................................................................................................ 189
3.14 Đánh giá và đề xuất biện pháp ............................................................................. 196
3.14.1 Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm .............. 196
ix


3.14.2 Đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên nước kênh Tân Hóa –
Lò Gốm ..................................................................................................................... 196
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................197
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................199
PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH GHI NHẬN TRONG QUÁ TRÌNH QUAN
TRẮC KÊNH TÂN HÓA- LÒ GỐM ......................................................................1
PHỤ LỤC 2: BẢNG MAC CRADY ........................................................................6
PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH....................................................................8

x


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.2: Một đoạn Kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo ...................................21
Hình 2.1: Bản đồ hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bạn thành phố Hồ Chí
Minh ............................................................................................................................77
Hình 2.2 Kết quả dựng đường chuẩn phosphate .........................................................82
Hình 2.3 Máy đo DO ...................................................................................................84
Hình 2.4: Cấu tạo máy Elox100 ..................................................................................90
Hình 2.5: Sơ đồ quá trình phân tích của máy ..............................................................91

Hình 2.6: Sơ đồ ống dẫn..............................................................................................92
Hình 2.7: Điện cực và cell xử lí mẫu của máy Elox100 .............................................93
Hình 2.8: Nguyên lí hoạt động điện hóa của máy Elox100 ........................................94
Hình 2.9: Sơ đồ hình chiếu ngang hệ thống của máy Amonitor .................................95
Hình 2.10: Cấu tạo máy amonitor ...............................................................................96
Hình 2.11: Thiết bị Turbimax (đầu dò đo TSS) .........................................................97
Hình 2.12: Đo nhiệt độ trên tại điểm ấy mẫu trên kênh Tân Hóa-Lò Gốm ................98
Hình 2.13: Máy đo pH ................................................................................................98
Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện kết quả phosphate tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. .....114
Hình 3.2: Biểu đồ phosphate triều xuống ..................................................................116
Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện kết quả coliform tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ..122
Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện kết quả DO tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống ...........128
Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên ............132
Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống .......134
Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện kết quả độ đục tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên............137
Hình 3.10 Biểu đồ thể hiện kết quả độ đục tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ....139
Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện kết quả COD tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ......144
Hình 3.13: Biểu đồ thể hiện kết quả amoni tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. .........148
Hình 3.14: Biểu đồ thể hiện kết quả amoni tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ....150
Hình 3.15: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. .........154
Hình 3.16: Biểu đồ thể hiện kết quả TSS tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. .......156
Hình 3.17: Biểu đồ thể hiện kết quả pH tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. ..............160
Hình 3.18: Biểu đồ thể hiện kết quả pH tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. .........162
xi


Hình 3.19: Rác thải tại cầu Ông Buông lúc triều xuống ngày 28/3 ............................164
Hình 3.20: Thu gom lục bình tại cầu Ông Buông lúc triều lên ngày 28/3 ..................165
Hình 3.21: Nước thải sinh hoạt được thải ra tại cầu Tân Hóa vào ngày 21/2/2017....166
Hình 3.22: Cống xả nước thải tại cầu Tân Hóa lúc triều xuống ngảy 7/3 ..................167

Hình 3.24. Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều lên
bằng chỉ số WQI..........................................................................................................170
Hình 3.25. Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều xuống
bằng chỉ số WQI..........................................................................................................173
Hình 3.26. Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều xuống
bằng chỉ số WQI..........................................................................................................173
Hình 3.27. Cầu Phạm Văn Chí triều lên .....................................................................175
Hình 3.29. Cầu Phạm Văn Chí triều xuống ................................................................175
Hình 3.30. Cầu Hậu Giang khi triều xuống ................................................................175
Hình 3.31 Cầu Ông Buông khi triều lên .....................................................................176
Hình 3.32 Cầu Tân Hóa khi triều lên ..........................................................................176
Hình 3.33. Cầu Ông Buông khi triều xuống ...............................................................176
Hình 3.34 Cầu Tân Hóa khi triều xuống .....................................................................176
Hình 3.35 Bảng đồ phân vùng ô nhiễm theo chỉ số WQI kênh Tân Hóa – Lò Gốm ..177
Hình 3.36 Bản đồ khu vực tiến hành lấy mẫu quan trắc .............................................178
Hình 3.37 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Phạm Văn Chí giờ triều xuống ..........179
Hình 3.38 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Phạm Văn Chí giờ triều lên ...............180
Hình 3.39 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Hậu Giang giờ triều xuống ................181
Hình 3.40 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Hậu Giang giờ triều lên......................182
Hình 3.41 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Ông Buông giờ triều xuống ...............183
Hình 3.42 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Ông Buông giờ triều lên ....................184
Hình 3.43 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Tân Hóa giờ triều xuống ....................185
Hình 3.44 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Tân Hóa giờ triều lên .........................186
Hình 3.45 Đồ thị ..........................................................................................................189
Hình 3.46 Đồ thị từng nguồn xả..................................................................................190
Hình 3.47 Nồng độ tại cầu Phạm Văn Chí tính theo mô hình Streeter .......................191
Hình 3.48 Nồng độ tại cầu Hậu Giang tính theo mô hình Streeter .............................192
Hình 3.49 Nồng độ tại cầu Ông Buông tính theo mô hình Streeter ............................193
xii

Hình 3.50 Nồng độ tại cầu Tân Hóa tính theo mô hình Streeter ................................194
Hình 3.51 Bản đồ thể hiện WQI tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm ...................................195

xiii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các đặc trưng nhiệt độ ...............................................................................12
Bảng 1.2: Các đặc trưng chế độ mưa .........................................................................13
Bảng 1.3: Độ ẩm tương đối trong các tháng tại Tp. Hồ Chí Minh ............................13
Bảng 1.4: Tổng sản phẩm trên địa bàn tháng 12 năm 2016 .......................................17
Bảng 1.5: Các thông số phân tích chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm .....22
Bảng 2.1: Dãy bình định mức dùng để lập đường chuẩn xác định nồng độ phosphate
.....................................................................................................................................81
Bảng 2.2: Chọn hệ số pha loãng .................................................................................86
Bảng 2.3: Lập dãy đường chuẩn xác định độ đục ......................................................88
Bảng 2.4: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt ...................................99
Bảng 2.5: Quy định các giá trị qi, BPi ........................................................................102
Bảng 2.6: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ........................104
Bảng 2.7: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH ...........................104
Bảng 2.8: Mức đánh giá chất lượng môi trường nước mặt ........................................105
Bảng 3.1: Kết quả phân tích phosphate giờ triều lên .................................................113
Bảng 3.2: Kết quả phân tích phosphate giờ triều xuống ............................................115
Bảng 3.3: Kết quả phân tích coliform giờ triều lên ....................................................119
Bảng 3.4: Kết quả phân tích coliform giờ triều xuống ..............................................121
Bảng 3.5: Kết quả phân tích DO giờ triều lên ............................................................125
Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện kết quả DO tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. ..............126
Bảng 3.6: Kết quả phân tích DO giờ triều xuống ......................................................127
Bảng 3.7: Kết quả phân tích BOD5 giờ triều lên .......................................................131

Bảng 3.8: Kết quả phân tích BOD5 giờ triều xuống ..................................................133
Bảng 3.11: Kết quả phân tích COD giờ triều lên .......................................................141
Bảng 3.12: Kết quả phân tích COD giờ triều xuống ..................................................143
Bảng 3.13: Kết quả phân tích amoni giờ triều lên .....................................................147
Bảng 3.14: Kết quả phân tích amoni giờ triều xuống ................................................149
Bảng 3.15: Kết quả phân tích TSS giờ triều lên ........................................................153
Bảng 3.16: Kết quả phân tích TSS giờ triều xuống ...................................................155
Bảng 3.17: Kết quả phân tích pH giờ triều lên ..........................................................159
xiv


Bảng 3.18: Kết quả phân tích pH giờ triều lên ..........................................................161
Bảng 3.19:Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu giờ
triều lên. ......................................................................................................................168
Bảng 3.20 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu giờ
triều xuống. ................................................................................................................171

xv


DANH MỤC VIẾT TẮT
STT

Từ viết tắt

1

BOD

2

BTNMT

3

COD

4

CLN

5

DO

6

ĐH

Đại học

7

GRDP

Tổng sản phẩm trên địa bàn

8

MPN/100ml

Số coliform trong 100ml mẫu

9

NSF

10

N-NH4

Amoni tính theo N

11

NCKH

Nghiên cứu khoa học

12

NXB

Nhà Xuất Bản

13

P-PO43-

Hàm lượng phosphate

14

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

15

SD

Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

16

TSS

Total Suspended Solids

Tổng chất rắn lơ lửng

17

TPHCM

Thành Phố Hồ Chí Minh

18

ThS

Thạc sĩ

19

TCVN

Tiêu Chuẩn Việt Nam

20

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Biochemical Oxygen
Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa
Bộ tài nguyên môi trường

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học
Chất lượng nước

Dessolved Oxygen

National Sanitation
Foundation

WQI-

The Canadian Council of

CCME

Ministers of the

Nồng độ oxy hòa tan trong nước

Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ

Environment
21

WQISI

22

WQI

Chỉ số chất lượng nước thông số
Water Quality Index
xvi

Chỉ số chất lượng nước

MỞ ĐẦU
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Nước trong tự nhiên bao
gồm toàn bộ nước từ các đại dương, sông suối, ao hồ, nước ngầm... Trên trái đất nước
ngọt chiếm một tỉ lệ rất nhỏ so với nước mặn. Nước mặt rất cần thiết cho sự sống và
phát triển, nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia vào các phản ứng
sinh hóa và tạo nên các tế bào mới. Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu có nước thì ở đó có
sự sống. Nước được dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ.
Sau khi sử dụng thì nước trở thành nước thải và chúng sẽ bị ô nhiễm với các mức độ
khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của các
ngành công, nông nghiệp… Chúng đã để lại rất nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn
đề ô nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang là mối nguy đáng lo ngại rất nhiều
người cũng như rất nhiều quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam hiện nay toàn bộ nước
thải sinh hoạt chưa được xử lý và được thải bỏ ra sông, hồ, ao các con kênh, rạch...(ví
dụ: Chất thải từ các cơ sở giặt tẩy, may quần jean xả thải trực tiếp ra môi trường làm
che lấp hoàn toàn con kênh tại xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh,...) Vì vậy, dẫn đến
tình trạng ô nhiễm nguồn nước và bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan và ảnh hưởng
nghiêm trọng tới sức khỏe của con người và các loài động thực vật sống gần khu vực
xã thải.
Trong nghiên cứu này, tôi quan tâm đến hệ thống kênh rạch Thành phố Hồ Chí
Minh đây là hệ thống tiếp nhận nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Kênh Tân
Hóa – Lò Gốm là một trong những hệ thống kênh đang phải hằng ngày chứa một
lượng lớn nước thải đổ vào, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. Thành phố Hồ
Chí Minh đã có những dự án cải tạo, gần đây nhất là dự án xây dụng, nạo vét kênh dọc
hai bên kênh Tân Hóa – Lò Gốm. Tuy nhiên, chất lượng nước sau cải vẫn chưa được
đánh giá. Trước đây, việc đánh giá chất lượng nước và mức độ ô nhiễm các thủy vực
thường dựa vào các chỉ số chất lượng nước riêng biệt và so sánh với giá trị giới hạn
được quy định trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn trong nước nhưng chưa có nghiên cứu
đầy đủ nào về chất lượng nước của các kênh thuộc địa bàn thành phố. Cách làm này

cũng nói lên một phần không nhỏ về mức độ ô nhiểm nhưng vẫn còn các hạn chế: Thứ
nhất, đánh giá từng thông số riêng biệt không nói lên chất lượng nước tổng quát của
con sông. Thứ hai, với các thông số riêng lẻ, có thông số đạt và có thông số vượt tiêu
1


chuẩn hoặc thấp hơn tiêu chuẩn (ví dụ: DO) cho phép nên việc đánh giá chất lượng
nước sông chỉ có các nhà khoa học có chuyên môn mới hiểu được. Do vậy, sẽ khó
thông tin tình trạng chất lượng nước sông cho công chúng, gây khó khăn khi các nhà
quản lý đưa ra các quyết định nhằm bảo vệ hay khai thác nguồn nước hợp lý.
Để khắc phục khó khăn trên, cần có một hoặc một hệ thống chỉ số phép nhìn nhận
chất lượng nước một cách tổng hợp về các chỉ tiêu lý – hóa – sinh của nguồn nước,
được đánh giá theo một thang điểm thống nhất, dễ hiểu với các đối tượng phổ thông.
Một trong các chỉ số đó là “Chỉ số chất lượng nước – WQI”. Chỉ số WQI với ưu điểm
là đơn giản dễ hiểu, có tính khái quát cao có thể sử dụng cho mục đích đánh giá diễn
biến chất lượng nước theo không gian và thời gian, là nguồn thông tin phù hợp cho
cộng đồng, cho những nhà quản lý không phải chuyên gia về môi trường nước.
Và trong thời đại hội nhập, tân tiến, thay đổi liên tục theo xu hướng hiện đại hóa,
công nghệ thông tin phát triển không ngừng nhờ đó mà con người nắm bắt, xử lý
thông tin một cách nhanh nhất, sớm nhất và chính xác nhất. Nhờ những bước tiến xa
và nhanh của thời đại công nghệ thông tin như hiện nay cũng góp phần không nhỏ đến
quá trình phát triển nhanh chóng của khoa học, đặc biệt là ngành khoa học bản đồ mà
đỉnh cao của nó là hệ thống thông tin địa lý GIS đã cập nhật, tổng hợp, phân tích, quản
lý, truy xuất thông tin dễ dàng nhanh chóng và có tính chính xác cao. Khoa học thông
tin địa lý là sự kết hợp của ngành là sự kết hợp của các ngành bản đồ, địa lý và công
nghệ thông tin. Trong quản lý môi trường GIS có vai trò cực kì quan trọng GIS giúp
cho các nhà quản trị phân tích được những yêu tố môi trường dựa trên hệ thộng cơ sỡ
dữ liệu thông tin nhận được từ viễn thám không gian để thực hiện tích hợp dữ liệu,
phân tích địa lý không gian và lập bản đồ phân bố không gian nhằm theo dõi biến động
tài nguyên và tình hình phát triển phục vụ quy hoạch, quản lý tài nguyên môi trường

và đưa ra được các chiến lược bảo vệ môi trường. Trên thế giới và ở Việt Nam đã có
những nghiên cứu ứng dụng GIS với WQI và đã thu được nhiều kết quả khả quan.
Với những lý do nêu trên, tác giả đề xuất ứng dụng GIS với công cụ Arcmap và
WQI để phân vùng chất lượng nước ở hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm thành phố là
một hướng đi có ý nghĩa thực tiễn để quản lý môi trường kênh rạch, làm cơ sở đánh
giá chất lượng nước một cách tổng quát, đồng thời cung cấp thông tin môi trường cho

2


cộng đồng một cách đơn giản, trực quan và nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho
cộng đồng.
2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
2.1 Mục tiêu chính
 Đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm thông qua chỉ số chất lượng
nước WQI và ứng dụng GIS.
2.2 Mục tiêu cụ thể
 Xây dựng chỉ số WQI cho hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm
 Đánh giá chất lượng nước hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm theo chỉ số WQI
 Phân vùng chất lượng nước bằng ứng dụng Arcmap kết hợp WQI

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 Nội dung chính: Nghiên cứu, khảo sát thực địa và lấy mẫu
 Nội dung 1: Thu thập, tổng hợp tài liệu.
 Nội dung 2: Phân tích các thông số chất lượng nước cho hệ thống kênh Tân
Hóa – Lò Gốm
 Nội dung 3: Lập bản đồ phân vùng chất lượng nước dựa trên WQI và ứng dụng
GIS
4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
 Thời gian thực hiện đề tài: 02/2017 đến 07/2017

 Phạm vi nghiên cứu: khu vực dọc kênh Tân Hóa – Lò Gốm, Thành phố Hồ Chí
Minh
5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Phương pháp thu thập số liệu: dự liệu được thu thập từ kết quả nghiên cứu, các
tài liệu và các web liên quan
 Phương pháp khảo sát thực địa: tiến hành khảo sát khu vực nghiên cứu
 Phương pháp phân tích: các thông số đo
3


 Phần mềm tính toán WQI và xây dựng cở sở dữ liệu GIS bằng phần mềm
Arcmap 10.1
 Phương pháp tư vấn chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia
6. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI
Cấu trúc của đề tài gồm 3 phần chính:
PHẦN MỞ ĐẦU
PHẦN NỘI DUNG
Chương 1: Tổng quan ( khái niệm về tài nguyên nước, ô nhiễm tài nguyên nước,
độc học nước, khu vực nghiên cứu, độc tính kim loại nặng, các nguồn gây ô nhiễm
tại khu vực nghiên cứu, các nghiên cứu liên quan).
Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
 Tổng hợp tài liệu
 Thông tin về tình hình kinh tế, xã hội của khu vực lấy mẫu.
 Thông tin về các chỉ số lý hóa và chỉ số độc học cần phân tích.
 Tài liệu các nghiên cứu liên quan.
 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn về chất lượng nước mặt; lấy mẫu, bảo quản
và phân tích mẫu.
 Thông tin về lịch thủy triều tại lưu vực cần phân tích.
 Hướng dẫn sử dụng các máy móc, thiết bị phục vụ cho việc phân tích.



Khảo sát thực địa và lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu.
 Thời gian lấy mẫu dựa vào lịch triều lên, triều xuống.

Phương pháp nghiên cứu


Phương pháp lấy mẫu



Phương pháp phân tích lý hóa sinh.



Phương pháp tính toán WQI



Phương pháp mô hình streeter

Chương 3: Kết quả và thảo luận
4




Kết quả phân tích chỉ tiêu lý hóa sinh.



Kết quả tính toán WQI.



Bản đồ thể hiện thông tin và vị trí lấy mẫu.



Chạy mô hình Streeter



Bản đồ thể hiện xu hướng ô nhiễm

PHẦN KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tài nguyên nước
1.1.1. Khái niệm tài nguyên nước[6]
Theo “Thuật ngữ thuỷ văn và môi trường nước”, tài nguyên nước là lượng nước
trên một vùng đã cho hoặc lưu vực, biểu diễn ở dạng nước có thể khai thác (nước mặt
và nước dưới đất). Điều 2 Luật Tài nguyên nước Việt Nam (1998) quy định "Tài
nguyên nước (của Việt Nam) bao gồm các nguồn nước mặt, nước mưa, nước dưới đất,
nước biển thuộc lãnh thổ Việt Nam". Rõ ràng, tài nguyên nước của một lãnh thổ là
toàn bộ lượng nước có trong đó mà con người có thể khai thác sử dụng được, xét cả về

mặt lượng và chất, cho sinh hoạt, sản xuất, trong hiện tại và tương lai.
Nước là dạng tài nguyên đặc biệt. Nó vừa là thành phần thiết yếu của sự sống và
môi trường, quyết định sự tồn tại, phát triển của xã hội, vừa có thể mang tai họa đến
cho con người. Nước có khả năng tự tái tạo về lượng, về chất và về năng lượng.
1.1.2. Phân loại tài nguyên nước[6]
Theo J.A.Jonnes chia tài nguyên nước thành ba loại:
1. Tài nguyên tiềm năng tương lai, là toàn bộ lượng nước có trên Trái Đất mà
trong điều kiện hiện nay loài người hầu như chưa có khả năng khai thác, như
nước ngầm nằm rất sâu, nước trong băng tuyết hai cực, nước biển và đại
dương…
2. Tài nguyên tiềm năng thực tại, là lượng nước có trong lãnh thổ, nhưng ở trạng
thái tự nhiên con người khó khai thác và có nguy cơ bị nó gây hại, hoặc xảy ra
rủi ro, ví dụ như nước lũ, nước ngầm nằm sâu…
3. Tài nguyên hiện thực của một vùng, là khái niệm trùng với quan điểm truyền
thống hiện nay, chỉ toàn bộ lượng nước có trong các thuỷ vực mặt và ngầm mà
con người dễ dàng khai thác sử dụng.
1.1.3. Quy luật biến động tài nguyên nước theo thời gian[6]
1.1.3.1. Tính chu kỳ
Theo thời gian tài nguyên nước phân phối không đồng đều. Hai chu kỳ biến động
rõ nét nhất của tài nguyên nước theo thời gian là chu kỳ mùa và chu kỳ nhiều năm.

6


Chu kỳ mùa: Chế độ nước trong các thuỷ vực tăng cao trong một số tháng liên
tục (mùa lũ) và hạ thấp trong một số tháng liên tục còn lại (mùa kiệt) một cách có quy
luật rõ ràng. Cách phân mùa dòng chảy sông ngòi đơn giản nhất là theo chỉ tiêu vượt
trung bình: Mùa lũ là thời kỳ không dưới hai tháng liên tiếp có lưu lượng trung bình
tháng bằng hoặc vượt lưu lượng trung bình năm, với xác suất vượt trung bình không
dưới 50%.

Chu kỳ nhiều năm: Là sự dao động chế độ dòng chảy theo chu kỳ dài, mỗi chu
kỳ có một số năm ít nước liên tiếp (pha ít nước) và một số năm nhiều nước liên tiếp
(pha nhiều nước), giữa chúng có thể có một số năm chuyển tiếp với những giá trị nước
trung bình.
1.1.3.2. Tính ngẫu nhiên
Dòng chảy là sản phẩm tác động của nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Khi các yếu tố
ngẫu nhiên đều có tác động đáng kể tới dòng chảy thì nó sẽ mang tính ngẫu nhiên rõ
rệt. Những hiện tượng thuỷ văn, như lũ lụt, hạn hán, xảy ra theo chu kỳ, nhưng các đặc
trưng định lượng của chúng, như độ lớn, thời điểm xuất hiện..., lại có tính ngẫu nhiên
và tuân theo một số quy luật ngẫu nhiên nhất định.
1.2. Ô nhiễm môi trường nước
1.2.1. Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm môi trường nước
Môi trường nước được hiểu là môi trường mà những cá thể tồn tại, sinh sống và
tương tác qua lại đều bị ảnh hưởng và phụ thuộc vào nước. Môi trường nước có thể
bao quát trong một lưu vực rộng lớn hoặc chỉ chứa trong một giọt nước. Môi trường
nước là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học tự nhiên, kỹ thuật và cả kinh
tế – xã hội[19].
Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước, có hại cho hoạt
động sống bình thường của con người và sinh vật, do sự có mặt của các tác nhân quá
ngưỡng cho phép.
Hiến chương Châu Âu định nghĩa: "Sự ô nhiễm nước là một sự biến đổi nói
chung do con người gây đối với chất lượng nước, làm ô nhiễm nước và gây nguy hại
đối với việc sử dụng của con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi
- giải trí, cũng như đối với các động vật nuôi, các loài hoang dại".

7


1.2.2. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước
Sự ô nhiễm nước có thể có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo:



Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên là do nhiễm mặn, nhiễm phèn, gió, bão, lũ
lụt... Nước mưa rơi xuống mặt đất, mái nhà, đường phố đô thị khu công nghiệp,
kéo theo các chất bẩn xuống sông, hồ hoặc các sản phẩm của hoạt động sống của
sinh vật, vi sinh vật kể cả các xác chết của chúng. Sự ô nhiễm này còn gọi là ô
nhiễm không xác định được nguồn.



Sự ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do xả nước thải từ các vùng dân cư, khu công
nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và các phân
bón trong nông nghiệp, các phương tiện giao thông vận tải, đặc biệt là giao thông
vận tải đường biển.

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm người ta phân biệt ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm
hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý (ô nhiễm nhiệt hoặc
do các chất lơ lững không tan), ô nhiễm phóng xạ.
Theo vị trí người ta phân biệt: ô nhiễm sông, ô nhiễm hồ, ô nhiễm biển, ô nhiễm mặt
nước, ô nhiễm nước ngầm.
Theo nguồn gây ô nhiễm người ta phân biệt:


Nguồn xác định: là các nguồn thải chúng ta có thể xác định được ví trí chính xác
như cống thải nhà máy, khu công nghiệp, đô thị.



Nguồn không xác định: là các chất gây ô nhiễm phát sinh từ những trận mưa lớn
kéo theo bụi bẩn, xói mòn đất đai,... và là nguồn những chất thải không thể xác

định được gây ra như nước mưa chảy qua các khu dân cư, các cánh đồng đã bị ô
nhiễm.

1.2.3. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước
Có rất nhiều tác nhân gây ô nhiễm nước, tuy nhiên để tiện lợi cho việc quan trắc
và khống chế ô nhiễm nguồn nước, ta có thể phân chúng thành các nhóm cơ bản:
 Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxy: thuộc loại
này có cacbohydrat, protein, chất béo,... Đây là các chất gây ô nhiễm phổ biến
nhất có trong nước thải từ các khu dân cư, khu công nghiệp chế biến thực phẩm.

8