Ứng dụng mô hình swat đánh giá chất lượng nước sông bung đoạn chảy qua huyện nam giang, tỉnh quảng nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA ĐỊA LÝ


NGÔ VŨ LINH
Đề tài:

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BUNG – ĐOẠN CHẢY QUA
HUYỆN NAM GIANG, TỈNH QUẢNG NAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Cử nhân Địa lý tự nhiên

Đà Nẵng, 05/2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA ĐỊA LÝ


NGÔ VŨ LINH
Đề tài:

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BUNG – ĐOẠN CHẢY QUA
HUYỆN NAM GIANG, TỈNH QUẢNG NAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Cử nhân Địa lý tự nhiên
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Diệu
Đà Nẵng, 05/2017


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên con xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, cha mẹ đã sinh thành, dưỡng dục và
cho con cơ hội được trưởng thành và học hành cho đến ngày hôm nay. Cha mẹ đã chịu
bao nỗi khó khăn vất vả để tương lai các con được tươi sáng.
Sau đó em xin được cảm ơn trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng, khoa Đại
Lý cùng các q thầy cơ giáo đã nhiệt tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm
cho em trong suốt bốn năm đại học. Cho em có cơ hội được tiếp xúc với những kiến
thức mới để bước vào đời.
Em xin cảm ơn cơ Nguyễn Thị Diệu, đã nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ em hồn thành
Khóa Luận Tốt Nghiệp.
Cuối cùng xin cảm ơn các bạn lớp 13CDMT, những người bạn nhiệt tình, thân ái và
đồn kết giúp đỡ lẫn nhau trong suốt bốn năm học vừa qua.
Xin chúc mọi người sức khỏe, vui vẻ và thành công trong cuộc sống.


MỤC LỤC
A.

PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1

1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ................................................................. 1

2.

MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI................................................... 2

2.1.

Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 2

2.2.

Nhiệm vụ của đề tài ................................................................................................ 2

3.

GIỚI HẠN, PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI ............................................................ 2

3.1.

Về không gian ......................................................................................................... 2

3.2.

Về nội dung ............................................................................................................. 2

4.

LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU .............................................................................. 3

4.1.

Trên thế giới ............................................................................................................ 3

4.2.

Ở Việt Nam ............................................................................................................. 4

5.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 5

6.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................. 5

6.1.

Phương pháp thu thập số liệu....................................................................... 5

6.2.

Phương pháp tổng hợp xử lý, phân tích số liệu............................................. 5

6.3.

Phương pháp bản đồ .................................................................................... 5

6.4.

Phương pháp ứng dụng mơ hình SWAT ................................................................ 6

7.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .............................. 6

7.1.

Ý nghĩa khoa học .................................................................................................... 6

7.2.

Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................................... 6

B.

PHẦN NỘI DUNG...................................................................................................... 7

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................... 7
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN Ô NHIỄM NƯỚC SƠNG .................................. 7
1.1.1.

Nguồn gây ơ nhiễm ................................................................................................. 7

1.1.2.

Đánh giá nguồn gây ô nhiễm .................................................................................. 9

1.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC .................................. 9
1.2.1.

Chỉ tiêu hóa lý ......................................................................................................... 9

1.2.2.

Chỉ tiêu vi sinh ...................................................................................................... 14

1.3. QCVN 08/2008 BTNMT VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT ........................ 14
1.4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) .... 16
1.4.1.

Định nghĩa GIS ..................................................................................................... 16

1.4.2.

Các thành phần của GIS ........................................................................................ 17

1.4.3.

Chức năng của GIS. .............................................................................................. 18

1.5. TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH SWAT .......................................................... 18
1.5.1.

Tổng quan về mơ hình SWAT .............................................................................. 19


1.5.2.

Ngun lý của mơ hình SWAT ............................................................................. 20

1.5.3.

Một số khái niệm trong mơ hình SWAT .............................................................. 21

1.5.4.

Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá chất lượng nước .......................................... 23

CHƯƠNG 2. HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BUNG-TỈNH QUẢNG
NAM ................................................................................................................................... 24
2.1. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG
BUNG .................................................................................................................. 24
2.1.1.

Vị trí địa lý ............................................................................................................ 24

2.1.2.

Điều kiện tự nhiên ................................................................................................. 26

2.1.3.

Điều kiện kinh tế- xã hội ....................................................................................... 34

2.2. HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BUNG ............................... 37
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
SƠNG BUNG TỈNH QUẢNG NAM............................................................................... 40
3.1. QUY TRÌNH ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG
NƯỚC SÔNG BUNG CHẢY QUA HUYỆN NAM GIANG TỈNH QUẢNG NAM .. 40
3.1.1.

Tiến trình thực hiện ............................................................................................... 40

3.1.2.

Thu thập, xử lý dữ liệu .......................................................................................... 41

3.2. ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SƠNG
BUNG ĐOẠN CHẢY QUA HUYỆN NAM GIANG, TỈNH QUẢNG NAM ............ 44
3.2.1.

Tổng quan về dữ liệu đầu vào trong SWAT ......................................................... 44

3.2.2.

Tiến trình thực hiện trên phần mềm SWAT. ........................................................ 48

3.3. ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA KẾT QUẢ CHẠY MƠ HÌNH. ........... 55
3.3.1.

Q trình tính tốn mơ phỏng. .............................................................................. 55

3.3.2.

Đánh giá độ chính xác........................................................................................... 56

3.4. KẾT QUẢ CỦA MƠ HÌNH SWAT. ............................................................ 57
3.3.1.

Đánh giá thông số DO........................................................................................... 62

3.3.2.

Đánh giá thông số NO3- ........................................................................................ 68

3.3.3.

Đánh giá thông số NH4+. ....................................................................................... 74

3.3.4.

Đánh giá thông số PO43- . ...................................................................................... 80

3.5. SO SÁNH BIẾN ĐỘNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC CỦA 2 KỊCH BẢN. ...... 85
3.5.1.

Kịch bản thứ nhất dựa vào bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000. ................. 85

3.5.2.

Kịch bản thứ hai dựa vào bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 .................... 86

C.

PHẦN KẾT LUẬN .................................................................................................. 88

1.

KẾT LUẬN. ................................................................................................. 88

2.

KIẾN NGHỊ................................................................................................. 88

D.

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 90


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Mùi của nước ở khoảng 20-60oC được đánh giá theo thang điểm 5 ........... 10
Bảng 1.2: Vị của nước ở khoảng 20-60oC được đánh giá theo thang điểm 5 .............. 10
Bảng 1.3: Các thông số và giá trị giới hạn theo QCVN 08:2008/BTNMT ................... 14
Bảng 2.1: Lượng mưa trung bình tháng, năm (mm) ..................................................... 28
Bảng 2.2: Lượng bốc hơi trung bình tháng của các trạm (mm) ................................... 28
Bảng 2.3: Tổng hợp taxon khu hệ động vật vùng nghiên cứu ...................................... 33
Bảng 2.4: Phân chia dân số theo dân tộc và giới tính của huyện Nam Giang ............. 34
Bảng 2.5: Bảng tổng hợp kết quả phân tích chất lượng nước mặt ............................... 38
Bảng 3.1: Các thơng số đầu vào của dữ liệu thời tiết tổng quát .................................. 43
Bảng 3.2: Thông số dữ liệu đất trong mô hình SWAT ............................................. 46
Bảng 3.3: Thơng tin về các tập tin dữ liệu thời tiết ...................................................... 47
Bảng 3.4: Phân cấp chất lượng nước theo QCVN 08:2008/BTNMT ...................... 56
Bảng 3.5: Hàm lượng DO hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000-2015 theo kịch bản 1 ............................................................................................ 63
Bảng 3.6: Phân cấp lượng DO trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 1 ....................................................................... 63
Bảng 3.7: Hàm lượng DO hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000-2015 theo kịch bản 2 ............................................................................................ 64
Bảng 3.8: Phân cấp lượng DO trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 2 ....................................................................... 65
Bảng 3.9: Hàm lượng NO3- hịa tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000- 2015 theo kịch bản 1. .......................................................................................... 68

Bảng 3.10: Phân cấp lượng NO3- trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 1 ....................................................................... 69
Bảng 3.11: Hàm lượng NO3- hịa tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000- 2015 theo kịch bản 2. .......................................................................................... 70
Bảng 3.12: Phân cấp lượng NO3- trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 2 ....................................................................... 71
Bảng 3.13: Hàm lượng NH4+ hoà tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000- 2015 theo kịch bản 1 ........................................................................................... 74
Bảng 3.14: Phân cấp lượng NH4+ trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 1 ....................................................................... 75
Bảng 3.15: Hàm lượng NH4+ hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000- 2015 theo kịch bản 2 ........................................................................................... 76


Bảng 3.16: Phân cấp lượng NH4+ trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 2 ....................................................................... 77
Bảng 3.17: Hàm lượng PO43- hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000- 2015 theo kịch bản 1 ........................................................................................... 80
Bảng 3.18: Phân cấp lượng PO43- trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 1 ....................................................................... 81
Bảng 3.19: Hàm lượng PO43- hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000- 2015 theo kịch bản 2 ........................................................................................... 82
Bảng 3.20: Phân cấp lượng PO43- trong nước của 2 tiểu lưu vực theo
QCVN08:2008/BTNMT theo kịch bản 2 ....................................................................... 83
Bảng 3.21: Biến động chất lượng nước lưu vực sông Bung theo kịch bản sử dụng đất
năm 2000 ....................................................................................................................... 85
Bảng 3.22: Biến động chất lượng nước lưu vực sông Bung theo kịch bản sử dụng đất
năm 2015 ....................................................................................................................... 86

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của GIS................................................................... 18
Hình 1.2: Sơ đồ chu trình thủy văn trong pha đất ........................................................ 20
Hình 1.3: Sơ đồ các quá trình diễn ra trong dịng chảy ............................................... 21
Hình 1.4: Khái quát lưu vực ......................................................................................... 22
Hình 2.1: Sơ đồ thỗ nhưỡng lưu vực sơng Bung .......................................................... 31
Hình 2.2: Bản đồ quy hoạch sử dụng đất huyện Nam Giang. ...................................... 35
Hình 3.1: Sơ đồ tiến trình thực hiện ............................................................................. 40
Hình 3.2: Xử lý các thơng số thời tiết trên excel .......................................................... 47
Hình 3.3: Dữ liệu lưu lượng dòng chảy trạm Thành Mỹ .............................................. 48
Hình 3.4: Hộp thoại Watershed Delineation ................................................................ 49
Hình 3.5: Bản đồ ranh giới, tiểu lưu vực, lưu vực sông Bung...................................... 49
Hình 3.6: Cửa xả của lưu vực sơng Bung ..................................................................... 50
Hình 3.7: Tính tốn tiểu lưu vực sơng Bung ở huyện Nam Giang ............................... 50
Hình 3.8: Kết quả dữ liệu Land Use Data trên ArcSWAT ............................................ 51
Hình 3.9: Kết quả dữ liệu Soil Data trên ArcSWAT ..................................................... 52
Hình 3.10: Bản đồ kết quả dữ liệu Slope ...................................................................... 53
Hình 3.11: Định nghĩa HRU ......................................................................................... 54
Hình 3.12: Nhập các thơng số thời tiết để tiến hành chạy mơ hình SWAT. ................. 54
Hình 3.13: Chạy SWAT. ................................................................................................ 55
Hình 3.14: Quá trình chạy SWAT ................................................................................. 55
Hình 3.15: Hộp thoại mơ phỏng những kết quả của mơ hình SWAT ........................... 58
Hình 3.16: Hộp thoại mô phỏng giá trị thủy văn trên lưu vực ..................................... 58
Hình 3.17: Mơ phỏng giá trị trầm tích trên lưu vực sơng ............................................ 59
Hình 3.18: Tương quan xói mịn đất trên lưu vực sơng................................................ 59
Hình 3.19: Mơ phỏng cảnh quan hao hụt dưỡng chất.................................................. 60
Hình 3.20: Biểu đồ lượng DO hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000-2015 theo kịch bản 1 ............................................................................................ 63
Hình 3.21: Biểu đồ lượng DO hồ tan trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 1 ................................................................ 64

Hình 3.22: Biểu đồ lượng DO hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai đoạn
2000-2015 theo kịch bản 2 ............................................................................................ 65
Hình 3.23: Biểu đồ lượng DO hồ tan trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 2 ................................................................ 66


Hình 3.24: Biểu đồ hàm lượng NO3- hịa tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai
đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 1. ................................................................................. 69
Hình 3.25: Biểu đồ hàm lượng NO3- trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 1 ................................................................ 70
Hình 3.26: Biểu đồ hàm lượng NO3- hịa tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai
đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 2. ................................................................................. 71
Hình 3.27: Biểu đồ hàm lượng NO3- trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 2 ................................................................ 72
Hình 3.28: Biểu đồ hàm lượng NH4+ hịa tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai
đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 1. ................................................................................. 75
Hình 3.29: Biểu đồ hàm lượng NH4+ trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 1 ................................................................ 76
Hình 3.30: Biểu đồ hàm lượng NH4+ hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai
đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 2 .................................................................................. 77
Hình 3.31: Biểu đồ hàm lượng NH4+ trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 2 ................................................................ 78
Hình 3.32: Biểu đồ hàm lượng PO43- hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai
đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 1 .................................................................................. 81
Hình 3.33: Biểu đồ hàm lượng PO43- trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 1 ................................................................ 82
Hình 3.34: Biểu đồ hàm lượng PO43- hồ tan trung bình tháng tại đầu ra lưu vực giai
đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 2 .................................................................................. 82
Hình 3.35: Biểu đồ hàm lượng PO43- trung bình tháng tại tiểu lưu vực 2 và tiểu lưu
vực 3 giai đoạn 2000- 2015 theo kịch bản 2 ................................................................ 83

Hình 3.36: Biểu đồ biến động chất lượng nước sông Bung giai đoạn 2000-2015 theo
kịch bản HTSDĐ năm 2000 ........................................................................................... 85
Hình 3.37: Biểu đồ biến động chất lượng nước sông Bung giai đoạn 2000-2015 theo
kịch bản HTSDĐ năm 2015. .......................................................................................... 86


DANH MỤC BẢN ĐỒ
Bản đồ 1: BẢN ĐỒ HÀNH CHÍNH HUYỆN NAM GIANG ......................................... 25
Bản đồ 2: BẢN ĐỒ LƯU VỰC SÔNG BUNG VÀ CÁC TIỂU LƯU VỰC ................... 61
Bản đồ 3: BẢN ĐỒ GIÁ TRỊ DO TẠI LƯU VỰC SÔNG BUNG ĐOẠN CHẢY QUA
HUYỆN NAM GIANG ................................................................................................... 67
Bản đồ 4: BẢN ĐỒ GIÁ TRỊ NO3- TẠI LƯU VỰC SÔNG BUNG ĐOẠN CHẢY QUA
HUYỆN NAM GIANG ................................................................................................... 73
Bản đồ 5: BẢN ĐỒ GIÁ TRỊ NH4+ TẠI LƯU VỰC SÔNG BUNG ĐOẠN CHẢY QUA
HUYỆN NAM GIANG ................................................................................................... 79
Bản đồ 6: BẢN ĐỒ GIÁ TRỊ PO43- TẠI LƯU VỰC SÔNG BUNG ĐOẠN CHẢY QUA
HUYỆN NAM GIANG ................................................................................................... 84


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CLN

chất lượng nước

SWAT : Soil and Water Assessment
Tool

mơ hình thủy văn

GIS :Geographic information System

hệ thống thơng tin địa lý

LLDC

lưu lượng dòng chảy

QCVN 08: 2008/BTNMT

quy chuẩn Việt Nam 08/20008 Bộ Tài
Nguyên Môi Trường

MUSLE : Modified Universal Soil
Loss Equation

phương trình mất đất

DO : Dissolved Oxygen

Hàm lượng oxy hịa tan

E.Coli : Escherichia coli

vi khuẩn đại tràng

TCVN

tiêu chuẩn Việt Nam

WQI : Water Quality Index

chỉ số chất lượng nước

DEM : Digital Elevation Model

bản đồ số về địa hình

KTTV

khí tượng thủy văn

LVSB

lưu vực sơng Bung

UTM : The Universal Transverse
Mercator

phép chiếu hình trụ ngang đồng góc

FLOW_OUT

lưu lượng dịng chảy


A. PHẦN MỞ ĐẦU
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, Việt Nam đang xây dựng và phát triển để cơ bản trở thành

một nước công nghiệp vào năm 2020. Tuy nhiên, việc phát triển kinh tế cần phải gắn
liền với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Vấn đề bảo vệ môi trường đang là
vấn đề nóng bỏng trong suốt nững năm gần đây vì mơi trường chính là nơi chúng ta và
những sinh vật khác đang sống, là nơi cung cấp các nhu cầu thiết yếu cho cuộc sống của
chúng ta. Hiện nay bảo vệ môi trường, đặc biệt là bảo vệ tài nguyên nước đang là vấn
đề được quan tâm toàn cầu. Ở Việt Nam nguồn nước các sông, kênh rạch, hồ chứa đang
chịu tác động ngày càng nặng do các nguồn ô nhiễm từ đô thị, khu công nghiệp, khu dân
cư nông thôn, các hoạt động nông nghiệp, giao thông thuỷ và các hoạt động khác của
cộng đồng. Do đó, phịng chống ô nhiễm nước là công việc hết sức cấp thiết. Để đánh
giá chất lượng nước cũng như mức độ gây ô nhiễm nước, có thể dựa vào một số chỉ tiêu
cơ bản và quy định giới hạn của từng chỉ tiêu đó tn theo Luật Bảo vệ mơi trường của
một quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế quy định cho từng loại nước sử dụng cho các mục
đích khác nhau.
Lưu vực Sông Bung là một trong số những lưu vực chính của hệ thống sơng Vu Gia
– Thu Bồn. Sơng bắt nguồn từ vùng núi cao phía Tây Bắc tỉnh Quảng Nam, chảy theo
hướng Tây sang Ðông. Lưu vực sông nằm trên dãy Trường Sơn hùng vĩ, có địa hình khá
phức tạp và hiểm trở, địa hình núi, đồi chiếm đến 90% diện tích tồn lưu vực. Tuy nhiên,
thời gian gần đây, điều kiện tự nhiên, môi trường sinh thái trên lưu vực sơng Bung có
những diễn biến bất lợi như lũ lụt với tần suất cao, cường độ lớn, chất lượng nguồn nước
có dấu hiệu suy giảm, xói mịn, sạt lở bờ sông xảy ra trên diện rộng, ... đã ảnh hưởng
đến sự phát triển các ngành kinh tế, gây ra nhiều tổn thất về người, tài sản và các cơng
trình kinh tế - kỹ thuật khơng chỉ trong lưu vực sơng mà cịn ảnh hưởng đến địa bàn các
huyện đồng bằng tỉnh Quảng Nam.
Hệ thống thông tin địa lý ( GIS – Geographic information System) là một công nghệ
mới được du nhập vào Việt Nam trong những thập niên 90 của thế kỉ XIX và đang phát
triển trong những năm trở lại đây. Việc ứng dụng GIS vào hoạt động quy hoạch, quản lí
và giám sát tài nguyên mơi trường là rất cần thiết. Trong đó mơ hình đánh giá chất lượng
đất và nước SWAT (Soil and Water Assessment Tool) là một bộ phận của hệ thống GIS.
Mô hình SWAT được xây dựng nhằm đánh giá và dự báo những ảnh hưởng của việc

quản lí đất tác động đến thành phần nước, địa chất, sản lượng nông nghiệp trên lưu vực
rộng lớn trong khoảng thời gian dài.
1


Có hai phương pháp đánh giá CLN là phương pháp lấy mẫu trực tiếp và sử dụng mơ
hình. Trong đó, lấy mẫu trực tiếp là phương pháp truyền thống nhằm xác định giá trị các
thông số vật lý, nồng độ các chất hóa học, sinh học và phóng xạ tại một vị trí cụ thể nào
đó trong những khoảng cố định về thời gian, thể tích hay dịng chảy.Tuy nhiên, phương
pháp này rất tốn kém về mặt thời gian, công sức và phạm vi lấy mẫu bị giới hạn. Việc
sử dụng mơ hình có thể khắc phục được các hạn chế của phương pháp truyền thống,
không những cho phép mô phỏng dịng chảy và đánh giá CLN trên tồn bộ lưu vực một
cách liên tục theo không gian và thời gian mà cịn tiết kiệm thời gian và cơng sức. Mơ
hình đánh giá đất và nước SWAT (Soil and Water Assessment Tool) là mơ hình mơ
phỏng tài ngun nước lưu vực sơng. Mơ hình có hai modun chính là mơ phỏng dòng
chảy từ mưa, các đặc trưng vật lý và mô phỏng CLN trên lưu vực. Kết quả mô phỏng
này có thể trợ giúp trong đánh giá CLN lưu vực sông. Xuất phát từ những lý do trên, đề
tài “Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá chất lượng nước sơng Bung - đoạn chảy qua
huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam” đã được thực hiện.
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
2.1. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu tổng quát của đề tài là ứng dụng mơ hình SWAT mơ phỏng, đánh giá CLN,
cung cấp thông tin hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên nước mặt bền vững nhằm phục vụ
phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực sông Bung.
2.2. Nhiệm vụ của đề tài
Để thực hiện các mục tiêu trên, đề tài phải thực hiện các nhiệm vụ sau đây:
- Khái quát cơ sở lý luận và thực tiễn có liên quan của đề tài.
- Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Bung.
- Hiện trạng chất lượng nước sông Bung, đoạn chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng
Nam.

- Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá chất lượng nước sông Bung, đoạn chảy qua huyện
Nam Giang, tỉnh Quảng Nam.
- Đánh giá độ chính xác của kết quả chạy mơ hình.
3. GIỚI HẠN, PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Về không gian
Không gian nghiên cứu là lưu vực sông Bung chảy qua địa phận huyện Nam Giang
tỉnh Quảng Nam.
3.2. Về nội dung
Vì thời gian và nguồn lực thực hiện có hạn nên đề tài chỉ ứng dụng cơng nghệ GIS
và mơ hình SWAT để đánh giá chất lượng nước theo một số thông số về chất lượng
nước của QCVN 08:2008/BTNMT tại lưu vực sông Bung, đoạn chảy qua huyện Nam
2


Giang - tỉnh Quảng Nam.
4. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU
4.1. Trên thế giới
SWAT (Soil and Water Assessment Tool) là công cụ đánh giá nước và đất, được xây
dựng bởi tiến sĩ Jeff Arnold ở Trung tâm phục vụ nghiên cứu nông nghiệp (ARS Agricultural Research Service) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA - United States
Department of Agriculture ). SWAT là mơ hình dùng để dự báo những ảnh hưởng của
sự quản lí SDĐ đến nước, sự bồi lắng và lượng hóa chất sinh ra từ hoạt động nơng nghiệp
trên những lưu vực rộng lớn và phức tạp trong khoảng thời gian nào đó. Tiền thân của
mơ hình SWAT là mơ hình SWRRB (Simulator for Water Resources in Rural Basins;
Williams et al., 1985; Arnold et al., 1990) và mơ hình ROTO (Routing Outputs to Outlet;
Arnold et al., 1995).
Mơ hình SWAT đã trải qua quá trình đánh giá, mở rộng khả năng kể từ khi nó được
tạo ra vào đầu thập niên 90. Những nâng cấp quan trọng cho các phiên bản trước của
mơ hình (SWAT94.2, 96.2, 98.1, 99.2 và 2000) bao gồm sự kết hợp diễn tốn động học
trong sơng từ mơ hình QUAL2E.
Mơ hình SWAT (Arnold và cộng sự, 2002) đã được chứng minh là một công cụ hiệu

quả để đánh giá tài nguyên nước và ô nhiễm với phạm vi lớn và các điều kiện mơi trường
trên tồn cầu. Ở Mỹ, SWAT đang được sử dụng nhiều hơn để hỗ trợ phân tích tổng
lượng tải lớn nhất ngày (Borah et al., 2006), nghiên cứu hiệu quả của hoạt động bảo tồn
thiên nhiên trong chương trình đánh giá hiệu quả bảo tồn thiên nhiên USDA (CEAP,
2007), thực hiện đánh giá cho các khu vực lớn như lưu vực thượng nguồn sơng
Mississippi và tồn bộ Mỹ (ví dụ Arnold và cộng sự, 1999; Jha et al., 2006), và nhiều
ứng dụng trong chất lượng nước, sử dụng nước. Xu hướng ứng dụng SWAT cũng tương
tự ở Châu Âu và các khu vực khác.
Van Liew và Garbrecht (2003) đánh giá khả năng dự đốn dịng chảy dưới các điều
kiện khí hậu khác nhau cho 3 lưu vực cơ sở trong LVS Washita với diện tích 610 km2
nằm phía Đơng Nam Oklahoma. Nghiên cứu này đã tìm ra rằng SWAT có thể tính tốn
dịng chảy cho các điều kiện khí hậu ẩm, khơ, trung bình trong mỗi lưu vực cơ sở.
Nghiên cứu của Govender và Everson (2005) đưa ra kết quả tính tốn dịng chảy
tương đối mạnh cho lưu vực nghiên cứu nhỏ nằm ở Bắc Phi, họ đã tìm ra SWAT tính
tốn tốt hơn với điều kiện khí hậu khơ.
Sử dụng SWAT nghiên cứu hiệu quả của hoạt động bảo tồn thiên nhiên trong chương
trình đánh giá hiệu quả bảo tồn thiên nhiên USDA (CEAP, 2007), thực hiện đánh giá
cho các khu vực lớn như lưu vực thượng nguồn sông Mississippi và của Arnold và cộng
sự (1999); Jha và cộng sự (2006). Xu hướng ứng dụng SWAT cũng tương tự ở Châu Âu
3


và các khu vực khác.
4.2. Ở Việt Nam
Tại Việt Nam, SWAT bắt đầu du nhập từ năm 1998. Từ những nghiên cứu nhỏ lẻ, rải
rác ở một số khu vực ban đầu, đến nay mơ hình SWAT đã được ứng dụng rộng rãi trong
các lĩnh vực quản lí LVS trên cả 3 miền: Bắc, Trung, Nam với những quy mô, mức độ
khác nhau. Theo ước tính sơ bộ, đến tháng 11/2012 đã có khoảng 34 đề tài nghiên cứu
ứng dụng mơ hình SWAT được cơng bố chính thức trên các tạp chí, kỉ yếu hội nghị,
trong các luận văn đại học, cao học, tiến sĩ.

Tiêu biểu là những tác giả:
- Nguyễn Kiên Dũng (Viện khoa học khí tượng thủy văn và Môi Trường) đã áp dụng
SWAT “Nghiên cứu quy luật xói mịn đất và bùn cát LVS Sê San bằng mơ hình tốn”.
- Lê Bảo Trung (Trường Đại học Khoa học Thủy lợi) đã ứng dụng mơ hình SWAT
đánh giá chất lượng nước sông Công.
- Huỳnh Thị Lan Hương (Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Mơi trường) đã ứng
dụng mơ hình SWAT trong quản lí tổng hợp tài nguyên nước LVS Chảy.
- Phạm Văn Tỉnh (Trường Đại học Lâm nghiệp Hà Nội) “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình
SWAT phục vụ quản lí tài nguyên đất và nước trên LVS Lô – Gâm”
Tại LVS Vu Gia, tỉnh Quảng Nam đã có các nghiên cứu liên quan về ứng dụng mơ
hình SWAT gồm:
- Nguyễn Kim Lợi, Trương Phước Minh. “Ứng dụng mơ hình SWAT và phương pháp
tiếp cận dựa vào cộng đồng đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và khả năng thích
ứng với biến đổi khí hậu tại miền Trung” (Trường hợp nghiên cứu LVS Vu Gia, tỉnh
Quảng Nam, Việt Nam); kết quả mơ hình SWAT đã mơ phỏng xu hướng chung của việc
xói mịn, bồi lắng của lưu vực trong khoảng thời gian hàng ngày, hàng tháng, kết quả
chỉ ra rằng biến đổi khí hậu đã làm ảnh hưởng đến xói mịn bề mặt và bồi lắng.
- Đào Văn Khương, Nguyễn Mạnh Linh. “Khả năng ứng dụng mơ hình SWAT để đánh
giá vai trị của rừng đối với lũ LVS Vu Gia - Thu Bồn”; kết quả đề tài chứng minh được
sự thay đổi của rừng ảnh hưởng tới dòng chảy trên LVS Vu Gia – Thu Bồn và khẳng
định sự giảm sút của chất lượng rừng là một trong những nguyên nhân gây ra lũ lụt trên
LVS Vu Gia – Thu Bồn. Kết quả nghiên cứu cho thấy mơ hình SWAT là một cơng cụ
có khả năng đánh giá định lượng khá tốt ảnh hưởng của rừng đến chế độ dòng chảy, tuy
nhiên do bộ số liệu đầu vào còn chưa đầy đủ nên các kết quả nghiên cứu chỉ là kết quả
đánh giá thử nghiệm.
- Nguyễn Thị Hồng, Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Thị Bích, Lê Duy Bảo Hiếu, Lê Hoàng
Tú, Nguyễn Kim Lợi. “Ứng dụng GIS và mơ hình SWAT đánh giá ảnh hưởng thay
đổi SDĐ đến lưu lượng dòng chảy LVS Vu Gia”.
4

5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Để thực hiện đánh giá chất lượng nước sơng Bung bằng mơ hình SWAT, đè tài thực
hiện các nội dung sau:
- Khái quát cơ sở lý luận và thực tiễn có liên quan đến đề tài.
- Khái quát về điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội và hiện trạng sử dụng đất lưu vực
sông Bung.
- Lý thuyết về GIS.
- Lý thuyết về mơ hình SWAT.
- Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá chất lượng nước sông Bung, đoạn chảy qua huyện
Nam Giang, tỉnh Quảng Nam.
- Đề xuất các biện pháp quản lý, bảo vệ nguồn nước sông Bung, đảm bảo cuộc sống
cho người dân.
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
6.1. Phương pháp thu thập số liệu
Là phương pháp thu thập tồn bộ số liệu, thơng tin có liên quan đến đề tài, sau đó sẽ
tiến hành tiến hành xử lý, đánh giá tài liệu thu thập được. Những số liệu và các thông
tin này chúng tôi thu thập ở các cơ quan đó là: Trung tâm khí tượng thủy văn Trung
Trung Bộ, Phịng Tài ngun và Mơi trường huyện Nam Giang tỉnh Quảng Nam. Mục
đích nhằm giảm bớt thời gian thực hiện và công sức cũng như làm tăng tính logic của
đề tài. Trong q trình thực hiện, chúng tôi đã thu thập một số tài liệu liên quan đến đề
tài.
Ngoài các số liệu thu thập ở các cơ quan, chúng tơi cịn khai khác những thơng tin
qua các kênh thông tin, đặc biệt là internet, sách báo.
6.2. Phương pháp tổng hợp xử lý, phân tích số liệu
Với các số liệu thu thập được cần phải tổng hợp, xử lý và phân tích để nghiên cứu đề
tài. Xử lý và phân tích số liệu hay dữ liệu là một trong các bước cơ bản của một nghiên
cứu. Bản thân số liệu chỉ là các số liệu thô, qua xử lý, phân tích trở thành thơng tin và
sau đó trở thành tri thức. Đây chính là điều mà tất cả các nghiên cứu đều mong muốn.
6.3. Phương pháp bản đồ

Đây là phương pháp quan trọng và không thể thiếu của công tác nghiên cứu địa lý.
Bản đồ sẽ được sử dụng trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Bản đồ khơng chỉ có tác
dụng cụ thể hóa các vấn đề nghiên cứu mà cịn có tác dụng thúc đẩy cho công tác nghiên
cứu địa lý tiến triển tốt hơn.
Từ các số liệu và bản đồ thu thập được trong quá trình nghiên cứu. Với sự hỗ trợ của
mơ hình SWAT và các phần mềm GIS (ArcGIS) để xử lý và thiết lập các bản đồ thành
phần. Từ đó thành lập bản đồ tác động của biến động sử dụng đất đến xói mịn đất ở lưu
5


vực sơng Bung. Trên cơ sở đó, đề tài sử dụng các cơng cụ phân tích, thống kê trên mơ
hình SWAT, phần mềm GIS để đánh giá tác động trên. Đây là phương pháp chủ đạo
trong quá trình nghiên cứu của đề tài.
6.4. Phương pháp ứng dụng mơ hình SWAT
Từ các số liệu và bản đồ thu thập được trong q trình nghiên cứu. Với sự hỗ trợ của
mơ hình SWAT và các phần mềm GIS (ArcGIS) để xử lý và thiết lập các bản đồ thành
phần. Từ đó thành lập bản đồ tác động của biến động sử dụng đất đến xói mịn đất ở lưu
vực sơng Thu Bồn. Trên cơ sở đó, đề tài sử dụng các cơng cụ phân tích, thống kê trên
mơ hình SWAT, phần mềm GIS để đánh giá tác động trên. Đây là phương pháp chủ đạo
trong quá trình nghiên cứu của đề tài.
7. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
7.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài đã tạo cơ sở khoa học về việc ứng dụng mơ hình SWAT trong việc đánh giá
chất lượng nước sông Bung, là phương pháp nghiên cứu mới lạ, có độ chính xác khá
cao.
7.2. Ý nghĩa thực tiễn
Thông qua việc đánh giá chất lượng nước sông Bung bang mơ hình SWAT, các nhà
quản lý, chính quyền và người dân sẽ có cái nhìn rõ rang hơn về nguồn nước mà mình
đang sử dụng, từ đó có các giải pháp quản lý và bảo vệ nguồn nước vừa hiệu quả, vừa
an toàn, mang lại hiệu quả cao, góp phần phát triển kinh tế địa phương.

6


B. PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN Ô NHIỄM NƯỚC SÔNG
1.1.1. Nguồn gây ơ nhiễm
1.1.1.1. Ơ nhiễm tự nhiên
Ơ nhiễm tự nhiên là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão… hoặc do các sản phẩm hoạt
động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng.
- Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ. Một phần
sẽ ngấm vào lòng đất, sau đó ăn sâu vào nước ngầm, gây ơ nhiễm hoặc theo dịng nước
ngầm hịa vào dịng lớn
- Lụt lội có thể làm nước mất sự trong sạch, khuấy động những chất dơ trong hệ thống
cống rãnh, mang theo nhiều chất thải độc hại từ nơi đổ rác, và cuốn theo các loại hoá
chất trước đây đã được cất giữ.
- Nước lụt có thể bị ơ nhiễm do hố chất dùng trong nông nghiệp, kỹ nghệ hoặc do các
tác nhân độc hại ở các khu phế thải.
Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mịn, bão, lụt...) có thể rất nghiêm
trọng, nhưng khơng thường xun, và khơng phải là ngun nhân chính gây suy thối
CLN tồn cầu.
1.1.1.2. Ô nhiễm nhân tạo
 Từ sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn,
cơ quan trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người.
Thành phần cơ bản của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học
(cacbonhydrat, protein, dầu mỡ), chất dinh dưỡng (phốt pho, nitơ), chất rắn và vi khuẩn.
Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải lượng các chất có trong
nước thải của mỗi người trong một ngày là khác nhau. Nhìn chung mức sống càng cao

thì lượng nước thải và tải lượng thải càng cao.
Ở nhiều vùng, phân người và nước thải sinh hoạt không được xử lý mà quay trở lại
vịng tuần hồn của nước. Do đó bệnh tật có điều kiện để lây lan và gây ô nhiễm môi
trường. Nước thải không được xử lý chảy vào sông rạch và ao hồ gây thiếu hụt oxy làm
cho nhiều loại động vật và cây cỏ không thể tồn tại.
 Từ các hoạt động công nghiệp
Nước thải công nghiệp là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công
nghiệp, giao thông vận tải. Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải
7


cơng nghiệp khơng có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất
công nghiệp cụ thể. Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa
lượng lớn các chất hữu cơ; nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngồi các chất hữu cơ
cịn có các kim loại nặng, sulfua…
Điều nguy hiểm hơn là trong số các cơ sở sản xuất công nghiệp, các khu chế xuất đa
phần chưa có trạm xử lý nước thải, khí thải và hệ thống cơ sở hạ tầng đáp ứng yêu cầu
bảo vệ môi trường.


Từ y tế
Nước thải bệnh viện bao gồm nước thải từ các phịng phẫu thuật, phịng xét nghiệm,

phịng thí nghiệm, nhà vệ sinh, khu giặt là, rửa thực phẩm, bát đĩa, vệ sinh phịng... cũng
có thể từ các hoạt động sinh hoạt của bệnh nhân, người nuôi bệnh và cán bộ công nhân
viên làm việc trong bệnh viện. Nước thải y tế có khả năng lan truyền rất mạnh các vi
khuẩn gây bệnh, nhất là đối với nước thải được xả ra từ những bệnh viện hay những
khoa truyền nhiễm, lây nhiễm.
Đặc tính của nước thải bệnh viện ngồi những yếu tố ô nhiễm thông thường như chất
hữu cơ, dầu mỡ động thực vật, vi khuẩn, cịn có những chất bẩn khống và hữu cơ đặc

thù như các phế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các dung mơi hóa học, dư lượng thuốc
kháng sinh, các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong q trình chẩn đốn và điều trị
bệnh. Việc sử dụng rộng rãi các chất tẩy rửa (chất hoạt động bề mặt) ở xưởng giặt của
bệnh viện cũng tạo nguy cơ làm xấu đi mức độ hoạt động của công trình xử lý nước thải
bệnh viện.
Sau khi hịa vào hệ thống nước thải sinh hoạt, những mầm bệnh này chu du khắp nơi,
xâm nhập vào các loại thủy sản, vật nuôi, cây trồng, nhất là rau thủy canh và trở lại với
con người. Việc tiếp xúc gần với nguồn ô nhiễm còn làm tăng nguy cơ ung thư và các
bệnh hiểm nghèo khác cho người dân.
 Từ hoạt động sản xuất nông nghiệp
Chất thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc như phân, nước tiểu gia súc, thức ăn thừa
không qua xử lý đưa vào môi trường và các hoạt động sản xuất nông nghiệp sử dụng
thuốc trừ sâu, phân bón từ các ruộng lúa, vườn cây, rau chứa các chất hóa học độc hại
có thể gây ơ nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt.
 Từ hoạt động sản xuất thủy hải sản
Nguyên nhân là do thức ăn, nước trong hồ, ao nuôi lâu ngày bị phân hủy không được
xử lý tốt mà xả ra sông suối, biển gây ô nhiễm nguồn nước. Các chất thải nuôi trồng
thủy sản là nguồn thức ăn dư thừa thối rữa bị phân hủy, các chất tồn dư sử dụng như hóa
chất và thuốc kháng sinh, vơi và các loại khống chất. Bên cạnh đó, các xưởng chế biến
mỗi ngày chế biến hàng tấn thủy hải sản đã thải ra môi trường lượng nước thải, bao gồm
8


cả hóa chất, chất bảo quản.


Hoạt động khai thác cát
Khu vực sơng có lưu lượng và độ dốc khá lớn nên lượng phù sa bồi lắng rất nhiều, vì

vậy hoạt động khai thác cát lậu diễn ra thường xuyên. Hoạt động khai thác cát ít nhiều

đã gây ơ nhiễm nguồn nước trong lưu vực sông. Các tàu thuyền ngày đêm hút cát rồi xả
bùn, bợn trả xuống lịng sơng cùng dầu nhớt động cơ thải làm ô nhiễm nguồn nước. Hơn
thế nữa hoạt động khai thác còn làm tăng khả năng khuếch tán của chất dinh dưỡng
trong trầm tích vào nguồn nước và làm dậy phèn trên sông dẫn đến làm chua nguồn
nước gây nguy hiểm cho sinh vật thủy sinh sống trên sông.
1.1.2. Đánh giá nguồn gây ô nhiễm
 Về tải lượng
Nước thải sinh hoạt > nước thải công nghiệp > nước thải nuôi trồng và sản xuất thủy
hải sản > nước thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp > nước thải y tế.
 Về nồng độ ô nhiễm
Nước thải công nghiệp > nước thải nuôi trồng và sản xuất thủy hải sản > nước thải y
tế > nước thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp > nước thải sinh hoạt.
Như vây, nhìn một cách tổng quát ta có thể thấy trong tất cả các nguồn thải thì nguồn
nước thải từ sản xuất cơng nghiệp và nước thải từ nuôi trồng và sản xuất thủy hải sản là
quan trọng nhất cả về tải lượng cũng như nồng độ ô nhiễm, kế tiếp là nước thải từ hoạt
động sản xuất nông nghiệp và nước thải y tế.
Đây chỉ là đánh giá nguồn chất ô nhiễm một cách tổng quát. Trên thực tế, ở khu vực
Nam Giang không thể nuôi trồng và sản xuất thủy hải sản nên nguồn nước thải này ở
đây là khơng có.
1.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
1.2.1. Chỉ tiêu hóa lý
1.2.1.1. Chỉ tiêu vật lý
 Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước có thể được xác định bằng cách đo nhiệt độ của mẫu nước trực
tiếp tại nguồn nước.
Để đo nhiệt độ của nước dùng nhiệt kế, cần tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp
vào nhiệt kế hoặc bình đựng mẫu.
 Độ đục
Độ đục do sự hiện diện của các chất huyền trọc như đất sét, bùn, chất hữu cơ li ti và
nhiều loại vi sinh vật khác. Nước có độ đục cao chứng tỏ nước có nhiều tạp chất chứa

trong nó, khả năng truyền ánh sáng qua nước giảm.
 Giá trị pH
9


pH có ý nghĩa quan trọng về mặt mơi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng đến hoạt
động sinh học trong nước, liên quan đến một số đặc tính như tính ăn mịn, hịa tan… chi
phối các q trình xử lý nước như: kết bông tạo cợn, làm mềm, khử sắt diệt khuẩn. Vì
thế, việc xét nghiệm pH để hồn chỉnh chất lượng và phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đóng
một vai trị hết sức quan trọng trong kỹ thuật môi trường.
 Màu sắc
Màu sắc của nước gây ra bởi lá cây, gỗ, thực vật sống hoặc đã phân hủy dưới nước,
từ các chất bào mịn có nguồn gốc từ đất đá, từ nước thải sinh hoạt, công nghiệp, màu
sắc của nước có thể là kết quả từ sự hiện diện của các ion có tính kim khí như sắt,
mangan.


Mùi và vị
Nước có mùi là do trong nước có các chất hữu cơ từ cống rãnh của các khu dân cư,

các nhà máy chế biến thực phẩm, từ nước thải của các khu cơng nghiệp hóa chất, chế
biến dầu mỡ, từ sự phân hủy cây cỏ, rong tảo, động thực vật trong nước…
Mùi của nước phụ thuộc vào nhiệt độ của mẫu cần xác định, người ta thường xác định
mùi của nước ở tại nhiệt độ 20oC và 60oC.
Mùi của nước ở khoảng 20-60oC được đánh giá theo thang điểm 5:
Bảng 1.1: Mùi của nước ở khoảng 20-60oC được đánh giá theo thang điểm 5
Cường độ mùi

Đặc trưng

Mô tả bằng lời

0

Không mùi

Bằng cảm giác không nhận thấy mùi

1

Mùi rất nhẹ

Người có chun mơn nhận được khi ngửi

2

Mùi nhẹ

Người thường nếu ngửi kỹ có thể nhận ra

3

Có mùi

Dễ nhận ra, gây khó chịu

4

Có mùi rõ

Mùi tác động ngay vào khứu giác, khó chịu khi nếm

5

Mùi mạnh

Mùi mạnh, khơng thể nếm được

Vị của nước cũng đánh giá theo thang điểm 5:
Bảng 1.2: Vị của nước ở khoảng 20-60oC được đánh giá theo thang điểm 5
Cường độ mùi

Đặc trưng

Mô tả bằng lời

0

Không mùi

Khơng nhận thấy bằng lưỡi

1

Vị rất nhẹ

Người có chun mơn nhận biết được

2

Vị nhẹ

Người thường nếu thử kỹ có thể nhận ra

3

Có vị

Dễ nhận ra, gây khó chịu

4

Có vị rõ

Khó chịu khi nếm

5

Vị mạnh

Không thể nếm được

10


1.2.1.2. Chỉ tiêu hóa học
 Chất rắn lơ lửng (SS)
Chất rắn lơ lửng là các loại hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vơ cơ) trong nước thải, là chất rắn
có thể lọc được. Khi vận tốc của dòng chảy giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa
lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ, những hạt khơng lắng được

góp phần tạo thành độ đục của nước. Các chất rắn lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân
hủy làm giảm DO của nguồn nuớc. Có thể loại bỏ SS bằng keo tụ tạo bơng, lọc.


Chất rắn hịa tan (DS)
DS là chất rắn khơng thể lọc được gồm muối carbonat, bicarbonat, clorua, sunfat,

phosphat và nitrat. Có thể loại bỏ DS bằng phương pháp trao đổi ion, kết tủa, lọc ngược.
Trong những sự thay đổi về mặt mơi trường, cơ thể con người có thể thích nghi ở một
giới hạn. Với nhiều người khi phải thay đổi chỗ ở, hoặc đi đây đó khi sử dụng nước có
hàm lượng chất rắn hịa tan cao thường bị chứng nhuận tràn cấp tính. Tuy nhiên đối với
cư dân địa phương, trường hợp trên không gây một phản ứng nào trên cơ thể. Trong
ngành cấp nước, hàm lượng chất rắn hòa tan được khuyến cáo nên giữ thấp hơn 500
mg/l và giới hạn tối đa chấp nhận cũng chỉ đến 1.000 mg/l.
 Tổng chất rắn (TS)
Tổng các chất rắn trong nước thải là phần còn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi
hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103- 105oC. Tổng các chất rắn được biểu thị bằng đơn vị mg/L.
 Độ cứng
Độ cứng của nước biểu thị hàm lượng muối canxi và magie trong nước.
- Độ cứng tạm thời: là độ cứng cảu nước do các muối CO32- hoặc HCO3- của canxi và
magie gây ra. Độ cứng này dễ dàng xử lý khi đun sôi nước. Còn gọi là độ cứng cacbonat.
- Độ cứng vĩnh cửu: là độ cứng của nước do các muối SO42- hoặc Cl- (có thể cả NO3-)
của canxi và magie gây ra. Độ cứng này cịn lại sau khi đun sơi nước. Cịn gọi là độ
cứng phi cacbonat.
- Độ cứng tồn phần: tổng của 2 loại độ cứng trên.
Đơn vị: mg CaCO3/ 1 lít nước. Để xác định độ cứng của nước có thể dùng phương
pháp complexon.
 Hàm lượng oxy hịa tan (DO)
Oxy cần thiết cho tất cả các dạng sống dưới nước. Oxy hòa tan trong nước tự nhiên
và nước thải tùy thuộc vào điều kiện hóa lý và hoạt động sinh học của các loại vi sinh

vật. Việc xác định hàm lượng oxy hịa tan là phương tiện kiểm sốt sự ô nhiễm do mọi
hoạt động của con người và kiểm tra hậu quả của việc xử lý nước thải. Hàm lượng oxy
hòa tan trong nước tự nhiên thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào nhiệt độ khơng khí,
độ mặn, các hoạt động sinh học (ví dụ như quang hợp và hơ hấp) và áp suất khí quyển.
11


Xác định nồng độ DO là một phần cơ bản của quy trình đánh giá CLN, bởi vì oxy có
liên quan, hoặc ảnh hưởng đến gần như tất cả các q trình sinh học, hóa học trong mơi
trường nước. Hàm lượng DO thấp nghĩa là nước có nhiều chất hữu cơ, làm giảm lượng
oxi trong nước, dẫn đến nhu cầu oxy tăng. Nồng độ oxy hòa tan dưới 5 mg/l có thể ảnh
hưởng xấu đến chức năng hoạt động và sự sống còn của quần thể sinh vật và nếu dưới
2 mg/l có thể dẫn đến cái chết của nhiều lồi cá.
 Nhu cầu oxy hóa học (COD)
Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy tương đương của các cấu trúc hữu cơ trong
mẫu nước bị oxy hóa bởi tác nhân hóa học có tính oxy hóa mạnh. Đây là một phương
pháp xác định vừa nhanh chóng vừa quan trọng để khảo sát các thơng số của dịng nước
và nước thải cơng nghiệp, đặc biệt trong các cơng trình xử lý nước thải. Phương pháp
này không cần chất xúc tác nhưng nhược điểm là khơng có tính bao qt đối với các hợp
chất hữu cơ (ví dụ axit axetic) mà trên phương diện sinh học thực sự có ích cho nhiều
loại vi sinh vật trong nước. Trong khi đó nó lại có khả năng oxy hóa vài loại chất hữu
cơ khác nhau như xellulozo mà những chất này không góp phần làm thay đổi lượng oxy
trong dịng nước nhận ở thời điểm hiện tại.
 Nhu cầu oxy sinh học (BOD)
BOD là lượng oxy cần thiết phải cung cấp để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có
khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) được
xác định dựa trên kinh nghiệm phân tích tiến hành tại nhiều phịng thí nghiệm, trong
việc tìm sự liên hệ giữa nhu cầu oxy đối với hoạt động sinh học hiếu khí trong nước thải
hoặc dịng chảy bị ơ nhiễm. Số liệu BOD được ứng dụng trong việc đánh giá tính chất
nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Đây là chỉ tiêu duy nhất xác định lượng

chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và đánh giá khả năng tự làm sạch của nguồn
nước.
 Hàm lượng Nitrit (NO -)
2

Nitrit là một giai đoạn trung gian trong chu trình đạm hóa do sự phân hủy các chất
đạm hữu cơ. Vì có sự chuyển hóa giữa nồng độ các dạng khác nhau của nitơ nên các vết
nitrit được sử dụng để đánh giá sự ơ nhiễm hữu cơ. Ngồi ra nitrit cịn được dùng trong
ngành cấp nước như một chất chống ăn mịn. Tuy nhiên trong nước uống, nitrit khơng
được vượt q 0,1 mg/l.
 Hàm lượng Nitrat (NO -)
3

Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa nitơ có trong chất thải
của người và động vật. Trong nước tự nhiên nồng độ nitrat thường nhỏ hơn 5 mg/l. Dưới
ảnh hưởng của các chất thải công nghiệp, nước chảy tràn chứa phân bón từ các khu nơng
nghiệp, nồng độ của nitrat trong các nguồn nước có thể tăng cao, gây ảnh hưởng đến
12


CLN sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản. Trẻ em uống nước chứa nhiều nitrat có thể bị
mắc hội chứng methemoglobin (hội chứng “trẻ xanh xao”). TCVN 5942-1995 quy
định nồng độ tối đa của nitrat trong nguồn nước mặt dùng vào mục đích sinh hoạt là 10
mg/l (tính theo N) hoặc 15 mg/l cho các mục đích sử dụng khác. Nitrat là giai đoạn oxy
hóa cao nhất trong chu trình của nitơ và là giai đoạn sau cùng trong tiến trình oxy hóa
sinh học. Ở lớp nước mặt thường gặp nitrat ở dạng vết nhưng đôi khi trong nước ngầm
mạch nơng lại có hàm lượng cao. Nếu nước uống có quá nhiều nitrat thường gây bệnh
huyết sắc tố ở trẻ em. Do đó trong nguồn nước cấp cho sinh hoạt, giới hạn nitrat không
vượt quá 6 mg/l.


Hàm lượng Ammonia (NH4+)
Ammonia là chất gây nhiễm độc cho nước. Sự hiện diện của ammonia (NH4+) trong

nước mặt hoặc nước ngầm bắt nguồn từ hoạt động phân hủy hữu cơ do các vi sinh vật
trong điều kiện yếm khí. Nó cũng được hình thành bởi một số q trình cơng nghiệp (ví
dụ: việc sản xuất giấy hoặc bột giấy dựa trên ammonia) và là thành phần của chất thải
sinh hoạt, hoạt động sản xuất nơng nghiệp (phân bón, nước thải chăn ni...).
 Hàm lượng Phosphat (PO 3-).
4

Cũng như nitrat, phosphat là chất dinh dưỡng cần cho sự phát triển của thực vật thủy
sinh. Nồng độ phosphat trong các nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0,01 mg/l.
Đối với đoạn sông bị ô nhiễm do nước thải đô thị, nước thải công nghiệp hoặc nước
chảy tràn từ đồng ruộng chứa nhiều loại phân bón, nồng độ phosphat có thể lên đến 0,5
mg/l. Phosphat khơng thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, do đó nhiều tiêu
chuẩn CLN khơng quy định nồng độ tối đa cho phosphat. Mặc dù không độc hại đối với
người, song khi có mặt trong nước ở nồng độ tương đối lớn, cùng với nitơ, phosphat sẽ
gây ra hiện tượng phú dưỡng. Phú dưỡng chỉ tình trạng của một hồ nước đang có sự phát
triển mạnh của tảo. Mặc dầu tảo phát triển mạnh trong điều kiện phú dưỡng có thể hỗ
trợ cho chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước, nhưng sự phát triển bùng nổ của tảo sẽ gây
ra những hậu quả làm suy giảm mạnh CLN. Hiện tượng phú dưỡng thường xảy ra với
các hồ, hoặc các vùng nước ít lưu thơng. Khi mới hình thành, các hồ đều ở tình trạng
nghèo chất dinh dưỡng, nước hồ thường khá trong. Sau một thời gian, do sự xâm nhập
của các chất dinh dưỡng từ nước chảy tràn, sự phát triển và phân hủy của sinh vật thủy
sinh, hồ bắt đầu tích tụ một lượng lớn các chất hữu cơ. Lúc đó bắt đầu xảy ra hiện tượng
phú dưỡng với sự phát triển bùng nổ của tảo, nước hồ trở nên có màu xanh, một lượng
lớn bùn lắng được tạo thành do xác chết của tảo. Dần dần, hồ sẽ trở thành vùng đầm lầy
và cuối cùng là vùng đất khô, cuộc sống của động vật thủy sinh trong hồ bị ngừng trệ.
Trong thiên nhiên phosphat được xem là sản phẩm của q trình lân hóa và thường gặp

13


dưới dạng vết đối với nước thiên nhiên. Khi hàm lượng phosphat tăng sẽ là một yếu tố
giúp rong rêu phát triển.


Hàm lượng Sulfate (SO42- )
Sulfate thường gặp trong nước thiên nhiên và nước thải với hàm lượng từ vài cho đến

hàng ngàn mg/l. Những vùng đất sình lầy, bãi bồi lâu năm, sulfur hữu cơ bị khống hóa
dần dần sẽ biến đổi thành sulfate. Nước chảy qua các vùng đất mỏ mang nhiều sulfate
sẽ có hàm lượng sulfate khá cao do sự oxy hóa quặng thiếc, quặng sắt.
Sulfate là một trong những chỉ tiêu tiêu biểu của những vùng nước nhiễm phèn. Vì
natri sulfate và mangan sulfate có tính nhuận tràng nên trong nước uống, sulfate không
được vượt quá 200mg/l.
1.2.2. Chỉ tiêu vi sinh
Nước chứa số vi khuẩn nhỏ hơn 100 là nước tốt, 100 – 500 vi khuẩn dùng tạm được,
trên 500 vi khuẩn thì hồn tồn khơng dùng được. Chỉ tiêu mà ta phải quan tâm đến đó
là chỉ thị số lượng Coliforms và E. coli trong nước. Coliforms là một chỉ tiêu thông dụng
được dùng để đánh giá mức an toàn vệ sinh trong nước.
Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và các loại thủy
sinh khác. Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước có thể vơ hại hoặc có hại.
Nhóm có hại bao gồm các loại vi trùng gây bệnh, các loại rong, rêu, tảo…. Nhóm này
cần được loại bỏ trước khi sử dụng. Trong thực tế hóa nước thường được xác định vi
trùng đặc trưng. Trong chất thải của người và động vật ln có loại vi khuẩn E.Coli sinh
sống và phát triển. Sự có mặt của E.Coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm
bởi phân rác, chất thải của người và động vật như vậy cũng có khả năng tồn tại các loại
vi trùng khác. Số lượng E.Coli nhiều hay it tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn của nguồn
nước. Đặc tính khuẩn của E.Coli là khả năng tồn tại cao hơn các vi khuẩn, vi trùng gây

bệnh khác nên nếu sau khi xử lý nước, nếu trong nước khơng cịn phát hiện thấy E.Coli
thì điều đó chứng tỏ các loại vi trùng khác đã bị tiêu diệt hết. Mặc khác việc xác định số
lượng E.Coli thường đơn giản và nhanh chống nên loại khuẩn này thường được chọn
làm vi khuẩn đặc trưng cho việc xác định mức độ nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh trong
nước. Người ta phân biệt trị số E.Coli và chỉ số E.Coli. Trị số E.Coli là đơn vị thể tích
nước có chứa 1 vi khuẩn E.Coli. Chỉ số E.Coli là số lượng vi khuẩn E.Coli có trong 1 lit
nước. Tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến quy định chỉ số E.Coli
khơng nhỏ hơn 100 ml nước (chỉ só E.Coli tương ứng là 10). TCVN quy định chỉ số
E.Coli của nước sinh hoạt nhỏ hơn 20.
1.3. QCVN 08/2008 BTNMT VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT
Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước mặt được quy định ở bảng 1.3
Bảng 1.3: Các thông số và giá trị giới hạn theo QCVN 08:2008/BTNMT
14