Đánh giá chất lượng nước mặt trên địa bàn tỉnh tiền giang bằng mô hình nhận biết thuộc tính và phân tích đa biến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



THÁI THỊ NGỌC THẢO

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT TRÊN ĐỊA BÀN
TỈNH TIỀN GIANG BẰNG MƠ HÌNH NHẬN BIẾT
THUỘC TÍNH VÀ PHÂN TÍCH ĐA BIẾN
APPLICATION OF ATTRIBUTE RECOGNITION MODEL
AND MULTIVARIATE ANALYSIS TO ASSESS OF
SURFACE WATER QUALITY IN TIEN GIANG PROVINCE

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
Mã số: 9.85.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2020


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM
-------------- oOo ------------Cán bộ hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. CHẾ ĐÌNH LÝ

TS. LÂM VĂN GIANG

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày
06 tháng 01 năm 2020.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch hội đồng:

PGS.TS LÊ VĂN KHOA

2. Cán bộ nhận xét 1:

PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ

3. Cán bộ nhận xét 2:

PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH

4. Ủy viên hội đồng:

PGS.TS ĐÀO THANH SƠN

5. Thư ký hội đồng:

TS.VÕ THANH HẰNG

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA

MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

PGS.TS LÊ VĂN KHOA

PGS.TS VÕ LÊ PHÚ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----------- oOo ----------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC
Họ và tên

: THÁI THỊ NGỌC THẢO

Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh

: 20/04/1991

Nơi sinh: Tiền Giang

Chun ngành

: Quản lý Tài ngun và Mơi trường

Khóa

: 2018

MSHV: 1870287

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Đánh giá chất lượng nước mặt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang bằng Mơ hình nhận biết
thuộc tính và phân tích đa biến.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1) Dùng kỹ thuật phân tích đa biến để xác định các chỉ tiêu quan trọng nhằm khai thác
thông tin quan trắc trên toàn tỉnh Tiền Giang.
2) Đánh giá CLN bằng phương pháp dùng mơ hình nhận biết thuộc tính ARM theo các
thông số đã xác định trong mục tiêu 1.
3) So sánh kết quả của phương pháp ARM 15 thông số với phương pháp ARM 11
thông số và so sánh với kết quả đánh giá bằng chất lượng nước WQI.
4) Phân tích ngun nhân gây ơ nhiễm nguồn nước mặt tại các khu vực quan trắc trên
địa bàn tỉnh.
5) Đánh giá công tác quản lý môi trường trên địa bàn tỉnh.
6) Phân tích nguyên nhân và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước
mặt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/08/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 8/12/2019
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
- Cán bộ hướng dẫn 1 : PGS.TS Chế Đình Lý
- Cán bộ hướng dẫn 2 : TS. Lâm Văn Giang

TP HCM, Ngày…….tháng…..năm 2020
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS.TS Chế Đình Lý

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. Lâm Văn Giang

TS. Lâm Văn Giang

TRƯỞNG KHOA
MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

PGS.TS Võ Lê Phú


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, đầu tiên tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn chân thành
đến hai Người Thầy đã hướng dẫn tôi – PGS.TS. Chế Đình Lý và TS. Lâm văn
Giang! Trong quá trình thực hiện luận văn, Thầy luôn tận tâm hướng dẫn, hỗ
trợ, động viên và đóng góp các ý kiến quý báu để giúp tơi hồn thành nghiên
cứu.
Đồng thời, tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô trong Khoa Môi trường
và Tài Nguyên của Trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh trong suốt
thời gian qua đã tận tình giảng dạy, cung cấp cho tơi những kiến thức quý báu
trong suốt thời gian học tập tại trường.
Lời cảm ơn tiếp theo tôi xin được gửi đến Ủy ban nhân dân tỉnh Tiền Giang, Sở

Tài nguyên và Môi trường Tiền Giang, Cục Thống Kê, cùng các quý cơ quan
khác của tỉnh Tiền Giang đã cung cấp thông tin, số liệu, giúp tơi hồn thành luận
văn này! Cảm ơn tập thể Trung tâm Quan trắc môi trường và Tài nguyên Tiền
Giang, đặc biệt là tập thể Phòng Tư vấn dịch vụ - Quan trắc môi trường đã tạo
điều kiện cho tơi trong q trình học tập!
Cuối cùng, lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tôi xin được gửi đến bạn bè và
gia đình tơi, đặc biệt là Cha mẹ đã luôn đồng hành, làm điểm tựa và tạo điều
kiện cho tơi trong suốt q trình học tập cũng như trong suốt quá trình thực hiện
luận văn này!

TP.HCM, ngày

tháng năm 2020

Thái Thị Ngọc Thảo

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn “Đánh giá chất lượng nước mặt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang bằng mơ hình
nhận biết thuộc tính (ARM) và phân tích đa biến” được thực hiện đáp ứng yêu cầu đào
tạo chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường của Trường Đại Học Bách Khoa
TP. Hồ Chí Minh.
Nội dung thực hiện của đề tài bao gồm: 1) Dùng kỹ thuật phân tích đa biến để xác
định các chỉ tiêu quan trọng nhằm khai thác thơng tin quan trắc trên tồn tỉnh Tiền
Giang; 2) Đánh giá CLN bằng phương pháp dùng mơ hình nhận biết thuộc tính ARM
theo các thơng số đã xác định trong mục tiêu 1; 3) Đánh giá mức độ tin cậy của
phương pháp ARM bằng cách so sánh với kết quả đánh giá bằng chất lượng nước
WQI; 4) Phân tích nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt tại các khu vực quan

trắc trên địa bàn tỉnh; 5) Đánh giá công tác quản lý môi trường trên địa bàn tỉnh; 6) Đề
xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước mặt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang.
Đề tài đã sử dụng phương pháp Mơ hình nhận biết thuộc tính, phân tích biến và
phương pháp đánh giá chỉ số WQI theo Tổng cục MT để giải quyết các mục tiêu đề ra.
Kết quả nghiên cứu của đề tài được khái quát như sau:
-

Để đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước, tác giả đã tính tốn bậc ơ
nhiễm theo phương pháp Mơ hình nhận biết thuộc tính cho 34 điểm quan trắc trên
đại bàn tỉnh với 15 thông số ban đầu (ARM 15) và 11 thông số sau khi sàng lọc
biến (ARM 11) để tham gia tính tốn từ năm 2015 - 2018. Kết quả tính tốn cho
thấy Khu vực sông Tiền và Tuyến kênh tiếp giáp 2 tỉnh Tiền Giang và Long An có
mức ơ nhiễm ở bậc 1-CLN cịn khá tốt có thể đáp ứng mục đích sinh hoạt; Khu
vực vùng ngọt giữa Đồng Tháp Mười và Gị Cơng có mức ơ nhiễm nhẹ (bậc 2),
CLN thích hợp cho cấp nước sinh hoạt nhưng cần có biện pháp xử lý thích hợp;
riêng khu vực vùng Đồng Tháp Mười và khu vực vùng Gị Cơng có CLN thấp
hơn, cả 2 khu vực đều có bậc ơ nhiễm trung bình rơi vào bậc 3, CLN chỉ thích hợp
cho mục đích tưới tiêu.

-

Đồng thời, để xem xét mức độ tin cậy và cơ sở áp dụng phương pháp ARM 11, tác
giả đã tiến hành thử nghiệm 2 nội dung: so sánh kết quả đánh giá ARM 11 Và

ii


ARM 15; so sánh ARM với phương pháp WQI của Tổng Cuc Môi trường. Kết quả
kiểm định cho thấy:
 Kết quả giữa Mơ hình ARM 11 và ARM 15 khơng có sự khác biệt đáng kể,

chứng minh việc sử dụng phương pháp gộp nhóm biến số để làm giảm số
lượng biến, cụ thể là giảm đi 4 thông số là hợp lý, góp phần giảm bớt kinh phí
quan trắc mơi trường hàng năm trên địa bàn tỉnh.
 Phương pháp ARM và WQI khơng có sự khác biệt đáng kể. Phương pháp
ARM có tính mềm dẻo hơn WQI, khi các tham số tham gia tính tốn khơng có
sự giới hạn về số lượng, do đó có thể áp dụng ARM trong nhiều trường hợp
khác nhau (đặc biệt thích hợp và cho độ chính xác hơn đối với những khu vực
có thơng số ơ nhiễm đặc trưng).
-

Đề tài cũng đã phân tích nguyên nhân ô nhiễm nguồn nước và đề xuất các giải
pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước mặt trên địa bàn bàn tỉnh.

iii


ABSTRACT
Thesis “Application of Attribute Recognition Model (ARM) and Multivariate Analysis
to assessment of surface water quality in Tien Giang province” was implemented to
meet the specialized training requirements of Natural Resources and Environment
Management of The HCM University of Technology.
The content of the project include: 1) to Use Multivariate Analysis techniques to
identify important parameters to exploit monitoring information in Tien Giang
province; 2) to assess the surface water quality (SWQ) by using the Attribute
Recognition Model (ARM) according to the parameters defined in objective 1; 3) to
assess the reliability of the ARM method by comparing it with the water quality index
method (WQI); 4) to Analyze the cause of surface water pollution in monitoring areas
in the province; 5) Assessment of management work in the province; 6) to propose
solutions to reduce surface water pollution in Tien Giang province.
The project has used Attribute recognition model (ARM), Multivariate Analysis and

WQI water quality assessment method according to the General Department of
Environment to solve the set goals. The research results of the topic are summarized as
follows:
- To assess the current situation and changes in water quality, the author has calculated
the pollution level by the method of Attribute recognition model for 34 monitoring
points in the province with 15 initial parameters (ARM 15) and 11 parameters after
screening variables (ARM 11) to participate in the calculation in the period 2015 2018. Calculation results show that the Tien River area and canal line adjacent to Tien
Giang and Long An provinces have pollution levels in level 1-SWQ is still quite good
and can meet the purpose of domestic water supply; In the sweet area between Dong
Thap Muoi and Go Cong with average pollution level (level 2), SWQ is suitable for
domestic water supply but requires appropriate treatment; Particularly, Dong Thap
Muoi area and Go Cong area have lower SWQ, both areas have average pollution
level falling to level 3, SWQ is only suitable for irrigation purposes.

iv


- At the same time, to consider the reliability and the basis of applying the ARM 11
method, the author conducted two tests: comparing of caculation results of ARM 11
and ARM 15; Comparing ARM with WQI method of the General Department of
Environment. The testing results show that:
 The results between the ARM 11 and ARM 15 models are not significantly
different, show that using of the variables grouping method to reduce the number of
variables, namely, reducing the four parameters is reasonable, to contribute
reduction of annual environmental monitoring funding in the province.
 The ARM and WQI methods are not significantly different. The ARM method is
more flexible than WQI, where the parameters involved in the calculation do not
have a quantitative limit, so ARM can be applied in many different cases (especially
more appropriate and accurate than for areas with typical pollution parameters).
- The thesis has also analyzed the causes of water pollution and proposed solutions to

reduce surface water pollution in the province.

.

v


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp
của PGS.TS. Chế Đình Lý và TS. Lâm văn Giang. Ngoại trừ những nội dung đã được
trích dẫn, các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn này là hồn tồn chính xác,
trung thực và chưa từng được cơng bố trong các cơng trình nghiên cứu nào khác trước
đây.
Tơi xin lấy danh dự của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này.

TP.HCM, ngày

tháng

năm 2020

Thái Thị Ngọc Thảo

vi


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................i
TÓM TẮT LUẬN VĂN............................................................................................... ii
ABSTRACT .................................................................................................................iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU...........................................................................................x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .....................................................................................xiv
PHẦN MỞ ĐẦU ...........................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ..................................................................................................................1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................................2
3. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................................2
4. Ý nghĩa nghiên cứu và tính mới của đề tài................................................................ 2
4.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................2
4.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................................2
4.3. Tính mới của đề tài............................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................4
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu.............................................................................4
1.1.1. Tổng quan về nghiên cứu chất lượng nước .......................................................4
1.1.2. Tổng quan về các nghiên cứu chất lượng nước mặt tại tiền giang ...................8
1.1.3. Đánh giá chung về tổng quan tài liệu ............................................................... 9
1.2. Tổng quan khu vực nghiên cứu ..............................................................................9
1.2.1. Điều kiện tự nhiên tỉnh Tiền Giang...................................................................9
1.2.2. Điều kiện kinh tế-xã hội ..................................................................................17
1.3. Tổng quan về Hệ thống quan trắc nước mặt tỉnh Tiền Giang ............................. 25
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 27
2.1. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 27
vii


2.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................28
2.2.1. Tiến trình thực hiện .........................................................................................28
2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể ............................................................... 28
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 40
3.1. Đánh giá chất lượng nước theo đánh giá đơn chất ..............................................40
3.1.1. Giá trị pH ......................................................................................................40

3.1.2. Chất rắn lơ lửng (TSS) .................................................................................42
3.1.3. Ô nhiễm do Chất hữu cơ ...............................................................................43
3.1.4. Ô nhiễm do chất dinh dưỡng ........................................................................48
3.1.5. Nhiễm mặn, nhiễm phèn...............................................................................54
3.1.6. Ô nhiễm vi sinh............................................................................................. 57
3.2. Kết quả xác định các chỉ tiêu quan trọng bằng phương pháp gộp nhóm biến số 61
3.3. Kết quả đánh giá chất lượng nước bằng mơ hình nhận biết thuộc tính...............65
3.3.1. Đánh giá chất lượng nước theo khu vực .......................................................65
3.3.2. Diễn biến chất lượng nước mặt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang.........................67
3.4. Đánh giá so sánh phương pháp ARM .................................................................69
3.4.1. So sánh kết quả tính tốn ARM với 11 thông số và 15 thông số ....................69
3.4.2. So sánh kiểm định kết quả đánh giá CLN bằng mơ hình ARM và WQI ........72
3.5. Phân tích nguyên nhân gây ra ô nhiễm nguồn nước mặt tại các khu vực quan
trắc trên địa bàn tỉnh. ...................................................................................................75
3.5.1. Kết quả gộp nhóm các điểm quan trắc bằng phương pháp phân tích gộp
nhóm đối tượng .........................................................................................................75
3.5.2. Đánh giá nguyên nhân gây ra ô nhiễm nguồn nước mặt tại các khu vực quan
trắc trên địa bàn tỉnh. .................................................................................................82
3.5.3. Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải từ các nguồn thải trên địa bàn tỉnh Tiển
Giang .........................................................................................................................85
3.5.4. Tác động của ô nhiễm nguồn nước mặt .......................................................... 89
viii


3.6. Đánh giá chung về công tác quản lý môi trường trên địa bàn tỉnh .....................90
3.6.1. Kết quả đạt được ........................................................................................... 90
3.6.2. Các mặt hạn chế ............................................................................................ 91
3.7. Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nươc mặt trên địa bàn tỉnh
Tiền Giang ...................................................................................................................92
3.7.1. Giải pháp chung ............................................................................................ 92

3.7.2. Giải pháp cho từng khu vực .........................................................................98
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................100
KẾT LUẬN ...............................................................................................................100
KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................103
PHỤ LỤC ..................................................................................................................107

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1. GDP bình quân đầu người từ 2015-2018. ...................................................18
Bảng 1. 2. Nhu cầu nước và tổng lượng nước thải sinh hoạt tỉnh Tiền Giang từ năm
2015 – 2018 ...................................................................................................................18
Bảng 1. 3. Thải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt. .............................. 19
Bảng 1. 4. Bảng thống kê diện tích một số loại đất tỉnh Tiền Giang từ 2015-2018
(ĐVT: ha) ......................................................................................................................20
Bảng 1. 5. Tải lượng ơ nhiễm trong Dư lượng phân bón phát sinh từ hoạt động nông
nghiệp đưa vào các sông kênh rạch. ..............................................................................20
Bảng 1. 6. Hiện trạng dư lượng thuốc BVTV phát sinh từ hoạt động nông nghiệp trên
địa bàn tỉnh Tiền Giang. ................................................................................................ 21
Bảng 1. 7. Số lượng vật nuôi trên địa bàn tỉnh Tiền Giang. ..........................................21
Bảng 1. 8. Nhu cầu nước và lượng nước thải chăn nuôi phát sinh................................ 21
Bảng 1. 9. Tổng thải lượng chất ô nhiễm từ hoạt động chăn nuôi vào môi trường nước
.......................................................................................................................................22
Bảng 1. 10. Lượng chất thải phát sinh từ hoạt động NTTS trên địa bàn tỉnh Tiền
Giang. ............................................................................................................................ 23
Bảng 1. 11. Tổng hợp các KCN và CCN tỉnh Tiền Giang năm 2018. .......................... 24
Bảng 1. 12. Bảng thống kê tình hình xả thải của các DN ngoài KCN-CCN trên địa bàn
tỉnh Tiền Giang (giấy phép xả thải). ..............................................................................24

Bảng 2. 1. Phân lớp chất lượng nước mặt. ....................................................................34
Bảng 2. 2. Bảng phân bậc CLN. ....................................................................................36
Bảng 2. 3. Thang đánh giá chất lượng nước..................................................................38
Bảng 3. 1. Giá trị pH nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .......................40
Bảng 3. 2. So sánh giá trị trung bình pH giữa các đợt đo trong năm 2018. ..................41
Bảng 3. 3. Giá trị TSS nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .....................42
Bảng 3. 4. So sánh giá trị trung bình TSS giữa các đợt đo trong năm 2018. ................42
Bảng 3. 5. Giá trị DO nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. ......................44
Bảng 3. 6. So sánh giá trị trung bình DO giữa các đợt đo trong năm 2018. .................44
Bảng 3. 7. Giá trị nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. ............................. 45
Bảng 3. 8. So sánh giá trị trung bình giữa các đợt đo trong năm 2018. ........................46
x


Bảng 3. 9. Giá trị BOD5 nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. ..................47
Bảng 3. 10. So sánh giá trị trung bình BOD5 giữa các đợt đo trong năm 2018.............47
Bảng 3. 11. Giá trị N-NH4+ nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .............49
Bảng 3. 12. So sánh giá trị trung bình N-NH4+ giữa các đợt đo trong năm 2018. ........49
Bảng 3. 13. Giá trị N-NO2- nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .............50
Bảng 3. 14. So sánh giá trị trung bình N-NO2- giữa các đợt đo trong năm 2018. .........50
Bảng 3. 15. Giá trị N-NO3- nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .............51
Bảng 3. 16. So sánh giá trị trung bình N-NO3- giữa các đợt đo trong năm 2018. ........52
Bảng 3. 17. Giá trị P-PO43- nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .............53
Bảng 3. 18. So sánh giá trị trung bình P-PO43- giữa các đợt đo trong năm 2018. ........53
Bảng 3. 19. Giá trị SO42- nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .................55
Bảng 3. 20. So sánh giá trị trung bình SO42- giữa các đợt đo trong năm 2018. ............55
Bảng 3. 21. Giá trị Cl- nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. .....................56
Bảng 3. 22. So sánh giá trị trung bình Cl-giữa các đợt đo trong năm 2018. .................56
Bảng 3. 23. Giá trị Coliform nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt quan trắc. ...........58
Bảng 3. 24. So sánh giá trị trung bình Coliform giữa các đợt đo trong năm 2018. ......58

Bảng 3. 25. So sánh kết quả sàng lọc các thông số ô nhiễm với dữ liệu của các quý
qua các năm 2015-2018 tại Tiền Giang. ........................................................................63
Bảng 3. 26. Kết quả Bậc ô nhiễm nước mặt tỉnh Tiền Giang năm 2018. .....................65
Bảng 3. 27. Diễn biến CLN khu vực sông Tiền. ........................................................... 67
Bảng 3. 28. Diễn biến CLN khu vực vùng Đồng Tháp Mười. ......................................68
Bảng 3. 29. Diễn biến CLN khu vực tuyến kênh giáp ranh tỉnh Long An. ...................68
Bảng 3. 30. Diễn biến CLN khu vực vùng ngọt giữa vùng Đồng Tháp Mười và Gị
Cơng............................................................................................................................... 68
Bảng 3. 31. Diễn biến CLN khu vực vùng Gị Cơng. ...................................................69
Bảng 3. 32. Kết quả tính tốn bậc ơ nhiễm trung bình của Mơ hình ARM 11 và ARM
15 năm 2018. .................................................................................................................70
Bảng 3. 33. Kết quả kiểm định t 2 mẫu ARM 15 và ARM 11. .....................................71
Bảng 3. 34. Kết quả tính tốn bậc ơ nhiễm trung bình của WQI và ARM năm 2018. 72
Bảng 3. 35. Kết quả kiểm định t bắt cặp giữa phương pháp ARM và WQI. ................74
Bảng 3. 36. Bảng phân bố các cụm điểm QT. ............................................................... 76
xi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Bản đồ hành chính tỉnh Tiền Giang.............................................................. 10
Hình 1. 2. Bản đồ quan trắc mơi trường nước mặt tỉnh Tiền Giang. ............................ 26
Hình 2. 1. Sơ đồ tiến trình nghiên cứu. .........................................................................28
Hình 2. 2. Quy trình thực hiện phân tích gộp nhóm biến số. ........................................30
Hình 2. 3. Phương pháp gộp nhóm biến số trong phần mềm Minitab. .........................31
Hình 2. 4. Phương pháp gộp nhóm các đối tượng quan sát (ở đây là các điểm quan
trắc) trong phần mềm Minitab. ......................................................................................33
Hình 2. 5. Quy trình đánh giá ARM. .............................................................................34
Hình 3. 1. Giá trị trung bình pH nước mặt tỉnh Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018.
.......................................................................................................................................42
Hình 3. 2. Giá trị trung bình TSS nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018. ...43

Hình 3. 3. Giá trị trung bình DO nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018. ....45
Hình 3. 4. Giá trị trung bình COD nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018. .47
Hình 3. 5. Giá trị trung bình BOD5 nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018. 48
Hình 3. 6. Giá trị trung bình N-NH4+ nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018.
.......................................................................................................................................50
Hình 3. 7. Giá trị trung bình N-NO2- nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018.
.......................................................................................................................................51
Hình 3. 8. Giá trị trung bình N-NO3- nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018.
.......................................................................................................................................53
Hình 3. 9. Giá trị trung bình P-PO43- nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018.
.......................................................................................................................................54
Hình 3. 10. Giá trị trung bình SO42- nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018.
.......................................................................................................................................55
Hình 3. 11. Giá trị trung bình Cl- nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 2017-2018. ....57
Hình 3. 12. Giá trị trung bình Coliform nước mặt Tiền Giang qua các đợt đo 20172018. .............................................................................................................................. 59
Hình 3. 13. Đồ thị nhánh cây ghi kết quả gộp nhóm biến số Q I/2015-2018. ..........61
Hình 3. 14. Đồ thị nhánh cây ghi kết quả gộp nhóm biến số Q II/2015-2018. .........62
Hình 3. 15. Đồ thị nhánh cây ghi kết quả gộp nhóm biến số Quý III/2015-2018. ........62
xii


Hình 3. 16. Đồ thị nhánh cây ghi kết quả gộp nhóm biến số Q IV/2015-2018.........63
Hình 3. 17. Sự khác biệt giữa kết quả ARM 15 và ARM 11. .......................................71
Hình 3. 18. Biểu đồ phân tích gộp nhóm các điểm QT. ................................................76
Hình 3. 19. Đồ thị Rada biểu diễn mức độ ô nhiễm của các cụm QT theo thang đo 10.
.......................................................................................................................................79
Hình 3. 20. Bản đồ phân vùng chất lượng nước theo ARM và theo cụm quan trắc. ....80
Hình 3. 21. Sơ đồ nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt. ....................................84

xiii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ARM

: Attribute Recognition Model – Mô hình nhận biết thuộc tính

ARM 15

: ARM với 15 thơng số

ARM 11

: ARM với 11 thông số

BOD5

: Biochemical oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh học

BVMT

: Bảo vệ môi trường

BTNMT

: Bộ Tài ngun mơi trường

CA

: Cluster Analysis – Phân tích cụm

CNSH

: Cấp nước sinh hoạt

CED

: Cause & Effect Diagram – Sơ đồ nguyên nhân và hệ quả

COD

: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

DO

: Dissolved Oxygen – Lượng oxy hịa tan

EC

: Electrical Conductivity- Độ dẫn điện

CCN

: Cụm cơng nghiệp

CLN

: Chất lượng nước

CS

: Cơ sở

CV

: Cluster Variable – Phương pháp gộp nhóm biến số

HTXL

: Hệ thống xử lý

HTXLNT

: Hệ thống xử lý nước thải

KCN

: Khu công nghiệp

KH

: Ký hiệu

NĐ-CP

: Nghị định - Chính phủ

NTTS

: Ni trồng thủy sản

QCVN

: Quy chuẩn Việt nam

QT

: Quan trắc

SNN & PTNT

: Sở nông nghiệp và phát triển nông thôn

SWQ

: Surface water quality – Chất lượng nước

TBVTV

: Thuốc bảo vệ thực vật

TP

: Thành phố

xiv


TPHCM

: Thành phố Hồ Chí Minh

TSS

: Total suspended solids – Tổng chất rắn lơ lửng

TX

: Thị xã

UBND

: Ủy ban nhân dân

WQI

: Water Quality Index - Chỉ số chất lượng nước

xv


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Tiền Giang là một tỉnh thuộc vùng đồng bằng sơng Cửu Long, có nhiều sơng và kênh,
rạch, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. Trong quá trình phát triển kinh tế
xã hội, Tỉnh phải quản lý môi trường nước nhằm bảo đảm nguồn nước phục vụ sinh
hoạt và sản xuất của Tỉnh.
Để quản lý môi trường nước mặt, Tiền Giang đã thiết lập mạng lưới quan trắc tại 34 vị
trí, đo đạc một năm 4 đợt, mỗi lần đo 17 thông số ô nhiễm. Số lượng dữ liệu qua nhiều

năm rất lớn.
Đánh giá chất lượng nước các điểm quan trắc cần phải đánh giá từng thông số và đánh
giá tổng hợp theo chỉ số chất lượng nước WQI.
Phương pháp WQI có một số nhược điểm: có sự giới hạn các chất ơ nhiễm tham gia
tính tốn do đó rất khó có thể thay thế biến mới và thiếu linh động; khi kết luận phân
bậc ơ nhiễm nhiều khi có sự khơng hợp lý tại các ranh giới phân bậc. Ví dụ: WQI =
24,9 và WQI = 26,1 về mặt giá trị không khác biệt nhau lắm nhưng lại nằm ở 2 bậc
khác nhau. Để khắc phục nhược điểm đó, Nghiên cứu ứng dụng Mơ hình nhận biết
thuộc tính (ARM) để đánh giá phân bậc chất lượng nước sẽ khắc phục được nhược
điểm của phương pháp WQI là việc có ý nghĩa khoa học và thực tế.
Bên cạnh đó, để có thể biến dữ liệu thành thông tin phục vụ quản lý và cải tiến công
tác quan trắc, rất cần áp dụng các phương pháp phân tích đa biến, phân tích đánh giá
dữ liệu quan trắc có số lượng lớn để khám phá ra các quy luật khoa học giúp ích cho
việc cải tiến công tác quan trắc nước mặt là rất cần thiết.
Xuất phát từ tầm quan trọng đó, Học viên chọn đề tài: “Đánh giá chất lượng nước mặt
trên địa bàn tỉnh Tiền Giang bằng mơ hình nhận biết thuộc tính (ARM) và phân tích đa
biến” làm Luận văn tốt nghiệp ngành Quản lý mơi trường, với mong muốn góp phần

1


cải tiến công tác quan trắc nước mặt và đánh giá biến dữ liệu thành thông tin phục vụ
quản lý môi trường nước tại Tiền Giang.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Kết quả quan trắc chất lượng môi trường nước mặt trên địa
bàn tỉnh Tiền Giang.
Dữ liệu sử dụng: thu thập dữ liệu quan trắc môi trường nước mặt trên địa bàn tỉnh
Tiền Giang trong giai đoạn 2015-2018 tại Trung tâm quan trắc môi trường và tài
nguyên tỉnh Tiền Giang.

Khu vực nghiên cứu: tại các vị trí quan trắc nước mặt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang.

3. Mục tiêu nghiên cứu
Áp dụng mơ hình nhận biết thuộc tính (Attribute Recognition Model) và phân tích đa
biến để đánh giá chất lượng nước mặt trên địa bàn tỉnh Tiền Giang.
4. Ý nghĩa nghiên cứu và tính mới của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
 Các kết quả đánh giá chất lượng nước bằng mơ hình nhận biết thuộc tính sẽ góp
phần vào cơ sở khoa học để phục vụ quản lý chất lượng nước sông trên địa bàn tỉnh
Tiền Giang.
 Bổ sung thêm phương pháp đánh giá chất lượng nước trong việc đánh giá chất
lượng nước sông trên địa bàn tỉnh, cung cấp công cụ quản lý mơi trường bằng
phương pháp đánh giá định lượng có tính khách quan và độ chính xác cao.
 Kết quả nghiên cứu còn là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo tham khảo để đánh
giá chất lượng nước trên các lưu vực sông rạch ở các địa bàn nghiên cứu khác.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
 Kết quả thử nghiệm giảm số lượng thơng số sẽ góp phần cải tiến cơng tác quan trắc
môi trường nước tại Tiền Giang như: giảm số lượng thơng số quan trắc để tiết kiệm
kinh phí quan trắc; nghiên cứu hướng quan trắc theo đặc thù từng vùng.
 Kết quả đánh giá chất lượng nước từng khu vực giúp các nhà quản lý có cách nhìn
tổng quát, định hướng xây dựng các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi

2


trường nước sát với thực tế, góp phần làm tăng hiệu quả công tác quản lý môi
trường trong việc đề xuất biện pháp xử lý và ứng phó cũng như phịng ngừa kịp thời
các vùng bị ơ nhiễm.
 Kết quả đánh giá chất lượng nước dễ dàng truyền tải thông tin đến cộng đồng về
hiện trạng chất lượng nước tốt hay xấu, từ đó sẽ góp phần nâng cao ý thức bảo vệ

môi trường của người dân.
 Kết quả nghiên cứu là nguồn tài liệu phục vụ cho các nghiên cứu khác có liên quan.
4.3. Tính mới của đề tài
 Việc đánh giá chất lượng nước trên địa bàn tỉnh Tiền Giang chủ yếu sử dụng
phương pháp đánh giá đơn chất, so sánh với QCVN, phương pháp đánh giá chỉ số
chất lượng nước theo quyết định 879/QĐ-TCMT, chưa có đề tài nào đánh giá chất
lượng nước bằng Mơ hình nhận biết thuộc tính kết hợp phân tích đa biến. Đề tài
nghiên cứu thêm phương pháp mới, hỗ trợ thêm cho các phương pháp cũ, để phục
vụ tốt hơn cho công tác đánh giá chất lượng nước sông trên địa bàn tỉnh.
 Sử dụng phương pháp phân tích đa biến như gộp nhóm biến số và gộp nhóm điểm
quan trắc là hướng nghiên cứu mới, áp dụng vào nghiên cứu dữ liệu quan trắc môi
trường nước.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Có nhiều nghiên cứu đánh giá CLN bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong đề tài
này, tác giả tập trung chủ yếu nghiên cứu về phương pháp đánh giá CLN theo chỉ số
WQI và theo Mơ hình nhận biết thuộc tính.
1.1.1. Tổng quan về nghiên cứu chất lượng nước
1.1.1.1. Trên thế giới
Chất lượng nước là một yếu tố quyết định giúp xác định mục đích sử dụng của nguồn
nước và chất lượng môi trường khu vực. Ngày nay, CLN ngày càng giảm đi do sự gia
tăng dân số và phát triển khơng ngừng của nền kinh tế. Do đó, các nhà khoa học đã rất
quan tâm nghiên cứu các phương pháp đánh giá CLN.
Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về các phương pháp đánh giá CLN. Một số
nghiên cứu về chất lượng nước theo chỉ số WQI như:
 Báo cáo “chỉ số chất lượng nước Vịnh San Francisco” của Viện Sinh thái Scorecard

đã sử dụng phương pháp đánh giá chỉ số CLN của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa
Kỳ [1]. Trong báo cáo này chỉ số chất lượng nước cũng được chia làm 5 bậc, nhưng
trong đó thang điểm được chia từ 0 – 100.
 Chỉ số chất lượng nước của Bhargava (Ấn Độ) [2]. Theo mô hình của Bhargava
(1983), WQI được tính cho mỗi mục đích sử dụng nước (nước cấp sinh hoạt, công
nghiệp, nông nghiệp…) được tính theo cơng thức:
WQI= [∏𝑛𝑖=1 𝐹𝑖 ]1/n x100
Trong đó:
 Fi là giá trị hàm nhạy của thông số i, nhận giá trị từ 0,01÷ 1 và được xác định
từ đồ thị “hàm nhạy” đối với thông số i. Các đồ thị “hàm nhạy” có dạng
tuyến tính và được xây dựng dựa vào Tiêu chuẩn Quốc gia hoặc quốc tế quy
định về chất lượng nước cho mỗi mục đích sử dụng.
4


 n: số thông số chất lượng nước được lựa chọn (n=3 ÷6), tùy thuộc vào mục
đích sử dụng nước).
Nếu tính WQI cho đa mục đích sử dụng được tính theo: WQI=

∑𝑘
𝑖=1 𝑊𝑄𝐼𝑖
𝑘

Trong đó, WQIi là WQI của các mục đích sử dụng nước khác nhau, k là số mục
đích sử dụng nước.
 “Báo cáo phân tích độ nhạy cảm và phát triển chỉ số chất lượng nước uống toàn
cầu” của nhóm tác giả Carrie Rickwood, Geneviève M. Carr, Kelly Hodgson và
cộng sự trong nhóm chuyên gia của UNEP đã sử dụng mơ hình chỉ số WQI của
Canada theo hướng dẫn của WHO áp dụng đánh giá CLN uống toàn cầu [3].
Về phương pháp ARM có các nghiên cứu:

 Nghiên cứu của Men Baohui “Application of Attribute Recognition Method to
Evaluating on Sustained Development Degree of Water Resource Systems” [4], tại
khu vực Ping Ba, nghiên cứu phương pháp đánh giá toàn diện về mức độ phát triển
bền vững của các hệ thống tài ngun nước và thiết lập một mơ hình đánh giá bằng
cách áp dụng mơ hình nhận biết thuộc tính.
 Nghiên cứu của Suo-zhong Chen: “An attribute recognition model based on entropy
weight for evaluating the quality of groundwater sources” [5]. Trong nghiên cứu,
trọng số entropy, dựa trên entropy của Shannon, đã được xác định cho một mơ hình
nhận biết thuộc tính để mơ hình hóa chất lượng của nguồn nước ngầm.
 Nghiên cứu của Yan An: “Water Quality Assessment in the Harbin Reach of the
Songhuajiang River (China) Based on a Fuzzy Rough Set and an Attribute
Recognition Theoretical Model” [6]. Một mơ hình lý thuyết nhận dạng thuộc tính và
phương pháp entropy đã được kết hợp để đánh giá chất lượng nước ở khu vực Cáp
Nhĩ Tân của sông Tùng Hoa ở Trung Quốc.
Về phân tích đa biến:
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu liên quan đến các phương pháp này đã
được thực hiện.
 Một nghiên cứu của Adrian E.Raftery năm 2006 với đề tài “Variable selection for
Model-based Clustering” [7]. Nghiên cứu xem xét vấn đề lựa chọn biến hoặc tính
5


năng phân cụm dựa trên mơ hình. Kết quả cho thấy việc loại bỏ các biến không liên
quan thường cải thiện hiệu suất đánh giá hơn. So với các phương pháp dựa trên tất
cả các biến, phương pháp lựa chọn biến mang lại ước tính chính xác hơn về số
lượng nhóm và tỷ lệ lỗi phân loại thấp hơn, cũng như các mơ hình phân cụm khác
biệt hơn và trực quan hóa kết quả dễ dàng hơn.
 Năm 2009, đề tài “Evaluation of spatial and seasonal variations in surface water
quality using multivariate statistical techniques” [8], nghiên cứu về các biến đổi
không gian và theo mùa của chất lượng nước trong lưu vực sông Haraz được đánh

giá bằng các kỹ thuật thống kê đa biến, như phân tích cụm, phân tích thành phần
chính và phân tích nhân tố.
 Năm 2012, đề tài: “Evaluation of Surface Water Quality using Multivariate
Statistical Techniques: A Case Study of U-tapao River Basin, Thailand” [9], đã
nghiên cứu các kỹ thuật thống kê đa biến, như phân tích cụm (CA), phân tích phân
biệt (DA), phân tích thành phần chính (PCA) và phân tích nhân tố (FA) để đánh giá
các biến đổi không gian và thời gian về chất lượng nước và xác định các nguồn gây
ô nhiễm tiềm năng của lưu vực sông U-tapao (URB) từ 21 trạm quan trắc sơng
trong 5 năm (2007-2011) và phân tích cho 12 thơng số.
1.1.1.2. Tình hình nghiên cứu đánh giá chất lượng nước tại Việt Nam
Đánh giá chất lượng nước tại Việt Nam đa số dựa trên phương pháp đánh giá từng
thông số dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), quy chuẩn Việt Nam (QCVN) để xác
định mức độ ô nhiễm của nguồn nước (vượt bao nhiêu lần so với quy chuẩn). Tại Việt
Nam, việc tính tốn chỉ số CLN cũng đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường yêu cầu
thực hiện từ năm 2011 và các phương pháp tính tốn cũng đã được ban hành tại sổ tay
hướng dẫn kèm theo Quyết định 878/QĐ-TCMT của Tổng cục Môi trường ngày
1/7/2011 .
Một số nghiên cứu về đánh giá chất lượng nước như:
 Năm 2010, Lê Trình với đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các
chỉ số chất lượng nước và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sơng, kênh,
rạch ở vùng TP.HCM” [10]. PGS.TS Lê Trình đã xây dựng được hệ thống chỉ số
6