Nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước sông công đoạn từ hạ lưu hồ núi cốc đến điểm hợp lưu sông cầu và đề xuất giải pháp bảo vệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Phạm Thị Thanh Thúy

NGHIÊN CƢ́U HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG CÔNG
ĐOẠN TỪ HẠ LƢU HỒ NÚI CỐC ĐẾN ĐIỂM HỢP LƢU SÔNG CẦU
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Phạm Thị Thanh Thúy

NGHIÊN CƢ́U HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG CÔNG
ĐOẠN TỪ HẠ LƢU HỒ NÚI CỐC ĐẾN ĐIỂM HỢP LƢU SÔNG CẦU
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ

Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Mã số: 60 85 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải

Hà Nội - 2012


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
PHỤ LỤC
BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 9
1.1. Hiện trạng môi trường nước mặt của Việt Nam ............................................. 9
1.2. Tổng quan về lưu vực sông Công ................................................................ 10
1.2.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 10
1.2.2. Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu ....................................... 11
1.2.3. Hiện trạng sử dụng đất .......................................................................... 15
1.3. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) ............................................... 17
1.3.1. Tổng quan về chỉ số môi trường ............................................................ 17
1.3.2. Lịch sử phát triển của phương pháp chỉ số CLN .................................... 18
1.4. Thải lượng các chất ô nhiễm ........................................................................ 22
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 24
2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 24
2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 24
2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 24
2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp .................................................... 24
2.3.2. Phương điều tra, phỏng vấn ngoài thực địa ............................................ 24
2.3.3. Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm ........... 24
2.3.3.1. Thời gian, tần suất và vị trí lấy mẫu ................................................ 25
2.3.3.2. Phương pháp lấy mẫu ...................................................................... 26
2.3.3.3. Phương pháp phân tích .................................................................... 27
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................... 27
2.3.5. Tính tốn WQI ...................................................................................... 28

2.3.5.1. Tính tốn WQI thơng số .................................................................. 28
2.3.5.2. Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO) .............................. 28
2.3.5.3. Tính giá trị WQI đối với thơng số pH .............................................. 29
2.3.6. Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sơng Cơng... 31
2.3.7. Ước tính thải lượng ô nhiễm.................................................................. 33
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................. 35
3.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Công và các phụ lưu của sông Công . 35

1


3.1.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Công giai đoạn 2005-2011......... 35
3.1.2. Hiện trạng chất lượng nước các phụ lưu của sơng Cơng ........................ 40
3.2. Tính tốn WQI cho sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu
sông Cầu ............................................................................................................ 44
3.3. Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sơng Cơng ......... 48
3.4. Tính tốn thải lượng ơ nhiễm thải ra lưu vực sơng Cơng ............................. 53
3.4.1. Tính tốn thải lượng ô nhiễm của từng nguồn thải lưu vực sông Công từ
hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sơng Cầu ............................................... 53
3.4.1.1. Ước tính thải lượng từ hoạt động chăn ni năm 2010 .................... 53
Nguồn: Tính tốn trong luận văn ................................................................. 53
3.4.1.2. Thải lượng từ sinh hoạt của con người năm 2010 ............................ 53
3.4.1.3. Thải lượng do nước mưa chảy tràn khu vực đô thị năm 2010 .......... 54
3.4.1.4. Tính tốn thải lượng do hoạt động nơng nghiệp năm 2010 .............. 55
3.4.1.5. Thải lượng phát thải từ vùng rừng ................................................... 55
3.4.1.6. Thải lượng ô nhiễm của ngành y tế ................................................. 55
3.4.1.7. Thải lượng từ hoạt động sản xuất cơng nghiệp ................................ 56
3.4.2. Tính tổng thải lượng ơ nhiễm đổ vào lưu vực sông Công đoạn từ hạ lưu
hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu .......................................................... 57
3.5. Đề xuất giải pháp bảo vệ chất lượng nước sông Công.................................. 58

3.5.1. Giải pháp quy hoạch.............................................................................. 58
3.5.2. Giải pháp quản lý .................................................................................. 60
3.5.3. Giáo dục cộng đồng .............................................................................. 61
3.5.4. Giải pháp kỹ thuật ................................................................................. 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 67
PHỤ LỤC

2


BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BC

Bristish Columbia

BVMT

Bảo vệ môi trường

BVTV

Bảo vệ thực vật

CLN

Chất lượng nước

CCME

Canada Council of Ministry of the Environment

CSL

Trung tâm St Laurent

EFA

Explorerly Factor Analysis

HĐND

Hội đồng nhân dân

LVS

Lưu vực sơng

MCP

Mức cho phép

PTN

Phịng Thí nghiệm

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SMEWW

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater

TCMT

Tổng cục môi trường

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Tp.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

UBND

Ủy ban nhân dân

UWQI

Universal Water Quality Index

VESDEC

Viện khoa học môi trường và phát triển

WQI

Water Quality Index

WQIA

Water Quality Index weighted Arithmetic

QCVN 6TS

Chỉ số chất lượng nước bao gồm 6 thông số

3


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình tháp dữ liệu thể hiện mối quan hệ giữa các mức độ sử dụng dữ
liệu từ chi tiết đến tổng hợp ................................................................................... 17
Hình 1.2. Sơ đồ các giai đoạn xây dựng chỉ số chất lượng nước ............................ 19
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu ................................................................................ 26
Hình 3.1. Diễn biến TSS trung bình trên sơng Cơng giai đoạn 2005 - 2011 ........... 36
Hình 3.2. Diễn biến BOD5 trung bình trên sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 .......... 37
Hình 3.3. Diễn biến COD trung bình trên sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 ............ 37
Hình 3.4. Diễn biến NH4+ trung bình trên sơng Cơng giai đoạn 2005- 2011........... 38
Hình 3.5. Diễn biến NO2- trung bình trên sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 ............ 39
Hình 3.6. Diễn biến Coliform trung bình trên sơng Cơng giai đoạn 2005-2011................. 40
Hình 3.7. Biểu đồ giá trị BOD5 trên phụ lưu sông Công năm 2011 ........................ 40
Hình 3.8. Biểu đồ giá trị COD trên phụ lưu sơng Cơng năm 2011 ......................... 41
Hình 3.9. Biểu đồ TSS trên phụ lưu sông Công năm 2011 ..................................... 41
Hình 3.10. Biểu đồ coliform trên phụ lưu sơng Cơng năm 2011 ............................ 42
Hình 3.11. Biểu đồ BOD5, COD, TSS trung bình trên suối La Cấm giai đoạn 2005-2011 .......... 44
Hình 3.12. Biểu đồ WQI của sơng Cơng khu vực nghiên cứu ................................ 45

Hình 3.13. Biểu đồ WQI của phụ lưu sông Công vào mùa khô và mùa mưa .......... 46
Hình 3.14. Tỉ lệ thơng số so với QCVN08:2008/BTNMT ............................................. 47
Hình 3.15. Tỉ lệ WQI thuộc các mức phân loại chất lượng nước..................................... 47
Hình 3.16. Chỉ số WQI trung bình các năm của sông Công khu vực nghiên cứu .......... 48

4


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.2. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm tại Thái Nguyên (2010) ............. 10
Bảng 1.3. Tổng lượng mưa các tháng trong năm (mm) .......................................... 11
Bảng 1.4. Tình hình phát triển dân số khu vực nghiên cứu ..................................... 12
Bảng 1.5. Tình hình chăn ni của các xã năm 2010 ............................................. 13
Bảng 1.6. Hiện trạng lâm nghiệp năm 2010 ........................................................... 14
Bảng 1.7. Hiện trạng sử dụng đất tại các xã, huyện khu vực nghiên cứu năm 2010 16
Bảng 1.8. Các cơng thức tập hợp tính WQI............................................................ 20
Bảng 1.9. Tính tốn WQI cuối cùng [39, 40] ......................................................... 21
Bảng 2.1. Thơng số và phương pháp phân tích ...................................................... 27
Bảng 2.2. Bảng quy định các giá trị qi, BPi ............................................................ 28
Bảng 2.3. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ........................... 29
Bảng 2.4. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH ......................... 29
Bảng 2.5. Phân loại chất lượng nước mơ hình WQI – TCMT ................................ 30
Bảng 2.6. Hệ số lưu lượng dòng chảy .................................................................... 32
Bảng 2.7. Chỉ số đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải ................. 32
Bảng 2.8. Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của DO .............. 33
Bảng 2.9. Hệ số chảy tràn đối với một số nguồn ơ nhiễm điển hình ....................... 34
Bảng 3.1. Kết quả WQI của sông Công khu vực nghiên cứu mùa khô và mùa mưa...... 44
Bảng 3.2. Kết quả WQI của phụ lưu sông Công mùa khô và mùa mưa .................. 45
Bảng 3.3. Tính tốn WQI của sơng Cơng khu vực nghiên cứu trung bình qua các năm........ 48
Bảng 3.4. DO, BOD5, NH4+-N dọc sông Công mùa mưa tháng 10/2011 .............. 51

Bảng 3.5. Bảng tính tốn sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sông
Công...................................................................................................................... 52
Bảng 3.6. Tổng hợp sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của nước sông
Công trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên ...................................................................... 52
Bảng 3.7. Hệ số phát thải ô nhiễm của động vật nuôi khu vực nghiên cứu ............. 53
Bảng 3.8. Ước tính thải lượng từ hoạt động chăn ni khu vực nghiên cứu ........... 53
Bảng 3.9. Thải lượng từ hoạt động sinh hoạt đổ ra sông Công năm 2010 ............... 54

5


Bảng 3.10. Thải lượng từ các đô thị trong khu vực nghiên cứu năm 2010 .............. 54
Bảng 3.11. Thải lượng từ hoạt động nông nghiệp năm 2010 .................................. 55
Bảng 3.12. Thải lượng từ vùng rừng năm 2010 ...................................................... 55
Bảng 3.13. Ước tính số lượng giường bệnh tại khu vực nghiên cứu ...................... 56
Bảng 3.14. Tổng thải lượng từ hoạt động y tế năm 2010 ........................................ 56
Bảng 3.15. Lưu lượng nước thải của một số cở sở công nghiệp trên địa bàn nghiên cứu ........ 56
Bảng 3.16. Hệ số chảy tràn đối với một số nguồn ơ nhiễm điển hình ..................... 58
Bảng 3.17. Giá trị tổng thải lượng ô nhiễm năm 2010 ............................................ 58

6


MỞ ĐẦU
Nước là một yếu tố sinh thái không thể thiếu đối với sự sống và là nguồn tự
nhiên có khả năng tái tạo vô cùng quý giá đối với con người. Nước được dùng trong
các hoạt động nông nghiệp, cơng nghiệp, dân dụng, giải trí và tạo cảnh quan môi
trường. Hầu hết các hoạt động trên đều cần nước ngọt. Theo J.A. Jonnes, 97,41%
thể tích nước Trái Đất nằm trong biển và đại dương, 1,98% trong băng tuyết hai
cực, núi cao, cịn lại 0,61% nằm rải rác trong khơng khí và các thuỷ vực mặt, ngầm

ở lục địa [11].
Hệ thống sông suối của Việt Nam khá phát triển, nhưng phân bố khơng đều.
Mật độ trung bình 0,6 km/km, lớn nhất 2 - 4 km/km ở châu thổ sông Hồng - Thái
Bình và Cửu Long, do nhu cầu tiêu thốt nước lớn trong khi địa hình bằng phẳng,
biên độ triều lớn và khả năng can thiệp của con người cao [5]. Mật độ sông suối lớn
tạo ra những thuận lợi cho đối tượng trực tiếp dùng nước, tạo điều kiện phát triển
giao thông thủy.
Cùng với sự phát triển đất nước theo hướng CNH – HĐH, q trình đơ thị
hố diễn ra mạnh mẽ, mơi trường nói chung và mơi trường nước nói riêng đang bị
tác động rất lớn. Chất lượng nước các con sông đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, đồng
thời khả năng tiếp nhận chất thải của chúng cũng bị mất dần như sông Nhuệ, Tô
Lịch, sông Đồng Nai, sơng Sài Gịn,…vùng thượng lưu cũng như hạ lưu các con
sông đã chịu tác động mạnh mẽ từ các hoạt động sinh hoạt, y tế, hoạt động sản xuất
nông, lâm nghiệp và công nghiệp… từ các tỉnh trong lưu vực sông [2].
Sông Công là một chi lưu của sông Cầu. Sơng Cơng bắt nguồn từ vùng Ba
Lá, huyện Định Hóa, chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam. Môi trường nước sông
Công đang có biểu hiện bị ơ nhiễm do nguồn thải từ các hoạt động sản xuất nông
nghiệp, sản xuất công nghiệp, dịch vụ chủ yếu qua khu vực thị xã sơng Cơng. Với
vai trị trong việc phát triển kinh tế-xã hội của tỉnh Thái Nguyên, việc bảo vệ tổng
thể môi trường nước sông Công là hết sức cần thiết.
Trước những yêu cầu về việc bảo vệ môi trường nước sông Công, chúng tôi
thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước sông Công đoạn từ hạ

7


lưu Hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu và đề xuất giải pháp bảo vệ”, với
mục tiêu sau:
Đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước Sông Cơng.
Đánh giá khả năng chịu tải của dịng sơng.

Đánh giá các sức ép của phát triển kinh tế - xã hội, của các hoạt động công
nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông, lâm ngư nghiệp... lên môi trường nước Sông
Công; trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước vùng Sông Công.

8


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc mặt của Việt Nam
Việt Nam có mạng lưới sơng ngịi dày đặc, trong đó có 13 hệ thống sơng lớn
có diện tích trên 10000 km2. Tài ngun nước mặt tương đối phong phú, chiếm
khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sơng trên thế giới. Tổng lượng dịng chảy
năm của sông Mê Kông khoảng 500 km3, chiếm tới 59% tổng lượng dịng chảy năm
của các sơng trong cả nước. Hệ thống sông Hồng 126,5 km3 (14,9%), hệ thống sông
Đồng Nai 36,3 km3 (4,3%), sông Mã, sông Cả, Thu Bồn có tổng lượng dịng chảy
gần bằng nhan khoảng 20 km3 (2,3-2,6%), các hệ thống sơng Kỳ Cùng, sơng Thái
Bình và sông Ba cũng xấp xỉ nhau khoảng 9km3 (1%), các sơng cịn lại là 94,5 km3
(11,1%) [2]. Đây là nguồn tài ngun nước vơ cùng q giá góp phần vào sự phát
triển kinh tế - xã hội của đất nước. Tuy nhiên, nước mặt ở Việt Nam hiện đang đối
mặt với tình trạng suy kiệt và ơ nhiễm trên diện rộng [2].
Theo thống kê của Cục quản lý tài nguyên nước, tổng trữ lượng nước mặt
của Việt Nam chỉ đạt khoảng hơn 830-840 tỷ km3, trong đó hơn 60% lượng nước
được sản sinh từ nước ngồi. Tình trạng suy kiệt nguồn nước trong các hệ thống
sơng ngịi, kênh, hồ chứa đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng mà nguyên nhân chủ
yếu là do khai thác quá mức tài nguyên nước và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
Khả năng cung cấp nước cũng khác nhau đối với các vùng khác nhau trên
lãnh thổ. Đối với LV hệ thống sông Đồng Nai (khu vực có đóng góp đến 40% tổng
sản phẩm quốc nội cả nước), hiện tại có khả năng cung cấp nước đạt 2.350
m3/người/năm và có thể giảm xuống cịn khoảng 1.600 m3/người/năm vào 2025 nếu
dân số vẫn tiếp tục tăng như xu hướng hiện nay. Tình hình này cịn xấu hơn tại LVS

Cầu, khả năng cung cấp nước hiện tại là 656 m3/người/năm. LVS Nhuệ - Đáy con
số này là 2.830 m3/người/năm [6].

9


1.2. Tổng quan về lƣu vực sông Công
1.2.1. Điều kiện tự nhiên
- Vị trí địa lý
Sơng Cơng bắt nguồn từ vùng núi Ba Lá, huyện Định Hóa (106036’00’’,
21052’00’’), ở độ cao 275m, đây là phụ lưu lớn nhất trong số 26 phụ lưu ra nhập
sông Cầu (không kể sông Thương), chạy dọc theo chân núi Tam Đảo dịng sơng bị
ngăn lại ở huyện Đại Từ tạo thành hồ núi Cốc. Sơng Cơng có chiều dài từ nguồn
đến đập Núi Cốc là 54km và đến cửa ra nơi nhập lưu với sơng Cầu là 95km, có tổng
diện tích lưu vực sơng Cơng là 951km2, tính đến đập Núi Cốc là 536km2, độ dốc
trung bình 27,3%, mật độ sơng suối 1,20 km/km². Tổng lượng nước 0,794 km³ ứng
với lưu lượng trung bình năm 25 m³/s, mơđun dịng chảy năm 26 l/s.km². Mùa lũ từ
tháng 6 đến tháng 10, chiếm 74,7% lượng nước cả năm; tháng 8 có lượng dịng
chảy lớn nhất chiếm 19,30% lượng nước [20].
- Đặc điểm khí hậu
Tồn bộ lưu vực sơng Cơng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm ướt, gió
mùa chịu ảnh hưởng của gió mùa Đơng Nam và gió mùa Đơng Bắc. Hướng gió
thịnh hành trên lưu vực là hướng gió Tây Bắc-Đơng Nam. Độ ẩm khá lớn 86-90%.
Nhiệt độ trung bình năm đạt khoảng 23,6 oC trong đó nhiệt độ trung bình cao nhất
đạt 28,9oC (thời gian tháng 6) và trung bình thấp nhất khoảng 17oC. Nhiệt độ cao
nhất trong năm là 40,1oC. Biên độ nhiệt ngày khá cao, từ 7,0 - 7,3oC.
Bảng 1.1. Nhiệt độ khơng khí trung bình qua các tháng (năm 2010)
Tháng 01
o

C

02 3

4

5

6

7

8

17,5 17 20,3 24,1 27,3 28,9 27,9 28,2

9

10

11

12

25,5 25,6 22,8 18,6

Độ ẩm khơng khí
Thái Ngun là khu vực có độ ẩm khá cao, trung bình năm đạt tới 82% và độ
ẩm trung bình lớn nhất 88% và thấp nhất đạt 77%.
Bảng 1.2. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm tại Thái Nguyên (2010)

Tháng

01

02 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

%

79

77 88

86

81

81

88

86

85

83

77

78

10


Lƣợng mƣa
Với lượng mưa khá lớn, trung bình khoảng 1.500-2.500 mm. Theo thời gian,
lượng mưa tập trung khoảng 87% vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) trong đó
riêng lượng mưa tháng 8 chiếm đến gần 30% tổng lượng mưa cả năm và vì vậy
thường gây ra những trận lũ lụt. Vào mùa khô, đặc biệt là tháng 12, tháng 1, lượng
mưa trong tháng chỉ bằng 0,5% lượng mưa cả năm.
Bảng 1.3. Tổng lượng mưa các tháng trong năm (mm)
Năm

Trung bình

Tổng

2005

145,4

1744,4

2006

141,3

1695,9

2007

120,9

1451,3

2008

169,2

2030,2
Nguồn: Trạm khí tượng Thái Ngun

Chế độ thủy văn

Sơng Công là một phụ lưu cấp I của sông Cầu, tồn bộ chiều dài của sơng
Cơng đều nằm trọn trên địa phận tỉnh Thái Ngun. Sơng Cơng có diện tích lưu vực
khá lớn 951km2. Sông Công chảy theo hướng Tây Bắc Đông nam và nhập vào sông
Cầu tại Hương Ninh, Hợp Thịnh, Bắc Giang. Lưu vực sơng Cơng có độ cao trung
bình 224m, độ dốc 27,3%.
Tổng lượng nước sơng Cơng trung bình năm vào khoảng 0,794.106 m3, lưu
lượng trung bình năm 25 m3/s và modul dòng chảy năm vào khoảng 26 l/s.km2.
Trên Sơng Cơng có 14 nhánh cấp I. Trong 14 nhánh cấp I của Sơng Cơng có
8 nhánh ở thượng lưu đập Hồ Núi Cốc.
Sáu nhánh cấp I còn lại chảy nhập vào sông Công ở hạ lưu đập (5 nhánh bên
phải và một nhánh bên trái) [22].
1.2.2. Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
a. Dân số
Tổng dân số toàn vùng là 161914 người. Trong cơ cấu dân số, tỷ lệ nam là
49,9% và nữ là 50,1% (dân số toàn vùng). Về độ tuổi gồm các mức 0-14 tuổi chiếm

11


40,31% dân số, 15-19 tuổi 10,24%, 20-54 tuổi 57,08% và trên 54 tuổi chỉ có 20%
trong đó trên 80 tuổi là 0,7%. Nhìn chung tỷ lệ người có tuổi ít hơn so với các vùng
khác trên cả nước. chung, các xã có sự phân bố dân cư khơng đồng đều. Tình hình
phát triển dân số của các xã liên quan đến vùng nghiên cứu được tóm tắt tại bảng sau:
Bảng 1.4. Tình hình phát triển dân số khu vực nghiên cứu
Năm 2010

Huyện, xã

Ngƣời

Mật độ (ngƣời/km2)

Thành phố Thái Nguyên

55035

-

Tích Lương

11468

702

Thịnh Đức

6782

403

Tân Cương

5096

343

Phúc Trìu

5373

218

Phúc Xn

4834

285

Thịnh Đán

11253

1832

Lương Sơn

10239

1092

Thị xã Sơng Cơng

49778

520

Huyện Phổ n

138115

519

Tổng

242928

Nguồn: [14, 15, 16]

b. Hiện trạng phát triển kinh tế
Các hộ sống trong vùng nghiên cứu thu nhập chủ yếu từ sản xuất nơng
nghiệp. Trong đó từ trồng trọt chiếm 80-85%; từ chăn nuôi là 15-20%.
- Ngành nông - lâm nghiệp - thủy sản
+ Trồng trọt
Ngành trồng trọt của tất cả xã nằm trong khu vực nghiên cứu đều tập trung vào
các loại cây lúa, ngô (cây lương thực) và cây chè (cây cho sản phẩm hàng hóa chủ lực).
+ Chăn nuôi
Ngành chăn nuôi của tất cả xã vùng hạ lưu Hồ Núi Cốc vẫn còn phát triển theo
hướng tự phát, nhỏ lẻ, mặc dù điều kiện tự nhiên của vùng rất thuận lợi cho phát triển

12


chăn ni theo mơ hình trang trại lớn tập trung như: có diện tích đồng cỏ chăn ni thả
lớn dưới tán rừng, đồng cỏ tự nhiên... Do kĩ thuật chăn ni cịn lạc hậu, giống gia súc
gia cầm chủ yếu là giống địa phương có tầm vóc nhỏ, tăng trưởng chậm, đặc biệt là khả
năng phòng chống dịch kém nên hiệu quả kinh tế ngành chăn nuôi chưa cao.
Bảng 1.5. Tình hình chăn ni của các xã năm 2010
ĐVT: con
Huyện, xã

Đàn trâu

Đàn bị

Đàn lợn

Đàn gia cầm

Thành phố Thái Ngun

1342

954

14110

164400

Tích Lương

160

140

2150

26200

Thịnh Đức

182

112

1700

19000

Tân Cương

260

182

2270

20800

Phúc Trìu

220

170

2310

35500

Phúc Xn

245

150

2500

29000

Thịnh Đán

140

102

1500

15000

Lương Sơn

135

98

1680

18900

Huyện Phổ n

13364

11685

101432

830000

Thị xã Sơng Công

4853

1980

18728

323000

Tổng

19559

34178

134261

1317400

Nguồn: Số liệu do các xã cung cấp [14, 15, 16]
- Lâm nghiệp

Diện tích đất lâm nghiệp của các xã, huyện tương đối lớn. Nhiều hộ gia đình
của các xã Phúc Tân, Phúc Trìu, Phúc Xn có thu nhập ổn định và đảm bảo cuộc
sống nhờ vào trồng và chăm sóc rừng phịng hộ cho Ban quản lý rừng phịng hộ Hồ
Núi Cốc (được thành lập từ năm 1993). Nhiều quả đồi trước năm 1990 còn trọc trơ
đất, đá hay lưa thưa cây gỗ đến nay đã được dân các xã ven hồ trồng phủ kín keo
lai, bạch đàn và các loại cây lấy gỗ khác. Hàng năm toàn vùng trồng mới hàng trăm
ha. Như vậy nhiều hộ nằm trong vùng dự án có thể chuyển từ sản xuất nơng nghiệp
sang chun trồng và chăm sóc, bảo vệ rừng phịng hộ, rừng sản xuất mà không ảnh

13


hưởng đến thu nhập, đồng thời đảm bảo tốt cuộc sống. Diện tích rừng bị phá và khai
thác trái phép còn lớn đặc biệt từ năm 2009 trở lại đây.
Bảng 1.6. Hiện trạng lâm nghiệp năm 2010
ĐVT: ha
Tổng diện tích

Rừng tự nhiên

Rừng trồng

rừng (ha)

(ha)

(ha)

Thành phố Thái Nguyên

2596.5

1307.2

1289.3

Tích Lương

144.38

15.6

128.78

Thịnh Đức

339.41

105.9

233.51

Tân Cương

516.22

315.6

200.62

Phúc Trìu

660.57

423.1

237.47

Phúc Xn

767

439

328

Thịnh Đán

89.64

3

86.84

Lương Sơn

79.26

5

74.26

Huyện Phổ n

7315.66

676.6

6639.06

Thị xã Sơng Cơng

1762.99

-

-

Tổng số

11675.5

1983.8

9912.16

Huyện, xã

Nguồn: Số liệu do các xã cung cấp [14, 15, 16]
- Ngành tiểu thủ công nghiệp, thương mại, dịch vụ du lịch

Về phát triển tiểu thủ công nghiệp, thương mại, dịch vụ du lịch: các xã lưu
vực sơng Cơng có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển tiểu thủ công nghiệp, dịch
vụ thương mại do nằm trên tuyến đường tỉnh lộ 261. Hiện tại trên địa bàn của các
xã này đều có chợ để tiêu thụ các sản phẩm nông sản. Ngành tiểu thủ công nghiệp
công nghiệp như dệt, mây tre đan, sản xuất vật liệu xây dựng và chế biến nơng sản
phát triển mạnh. Mỗi xã có từ 15-20 hộ buôn bán nhỏ lẻ, 1-2 xưởng cưa xẻ, xay sát.

14


- Hiện trạng hệ thống kết cấu hạ tầng
Giao thông vận tải: Tỉnh lộ 270 và tỉnh lộ 261. Tỉnh lộ 270 chạy qua các xã
Phúc Trìu, Phúc Xuân, Tân Thái và xã Hùng Sơn. Tỉnh lộ 261 chạy qua các xã Bình
Thuận, Lục Ba, Vạn Thọ. Ngồi ra trong vùng cịn có hàng trăm km đường liên
thơn, liên xã. Tuy nhiên đa phần các tuyến giao thông liên xã, liên thơn có chất
lượng chưa tốt.
Hệ thống cung cấp điện: Hệ thống điện lưới quốc gia đã đảm bảo cung cấp
cho các xã với 100% dân số được sử dụng điện sinh hoạt.
Hệ thống thuỷ lợi: Các cơng trình thuỷ lợi trong vùng dự án cơ bản đã đáp
ứng nhu cầu tưới tiêu cho trên 70% diện tích đất canh tác.
1.2.3. Hiện trạng sử dụng đất
Tổng diện tích đất của các huyện, xã là 44333.26 ha, các hoạt động kinh tế
chính của các xã trong vùng chủ yếu là hoạt động nơng nghiệp, tổng diện tích đất
nơng nghiệp là 21376.16 ha , đất lâm nghiệp là 11675.15 ha, các loại cây trồng
chính là lúa, ngơ và cây chè.

15


Bảng 1.7. Hiện trạng sử dụng đất tại các xã, huyện khu vực nghiên cứu năm 2010

ĐVT: ha

Tên xã

Tổng diện tích

Đất Nơng

Đất lâm

nghiệp

nghiệp

Đất ni
trồng thuỷ

Đất ở

sản

Đất chun

Đất chƣa sử

dùng(*)

dụng

TP Thái Ngun

10301.81

4956.02

2596.5

136.72

391.4

2057

164.07

Tích Lương

932.46

484.29

144.38

14.37

72.83

198.71

17.88

Thịnh Đức

1708.23

926.2

339.41

17.56

41.35

347.6

36.11

Tân Cương

1,482.91

707.52

516.22

12.15

44.11

202.27

0.64

Phúc Trìu

2116.33

735.44

660.57

32.67

51.3

604.11

32.24

Phúc Xn

1852.95

628.25

767

25.03

46.29

329.96

56.42

Thịnh Đán

616.18

287.14

89.64

8.69

62.57

150.71

17.43

Lương Sơn

1,592.75

1,187.18

79.26

26.25

72.99

223.72

3.35

Huyện Phổ n

25667.63

12080.56

7315.66

313.45

974.01

3071.75

303.25

Thị xã Sông Công

8363.82

4339.58

1762.99

122.54

355.35

1673.32

110.04

Tổng

44333.26

21376.16

11675,15

572.71

1720.76

6802.07

568.33

Nguồn: Số liệu do các xã cung cấp [14, 15, 16]

16

1.3. Tổng quan về chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI)
1.3.1. Tổng quan về chỉ số môi trƣờng
Chỉ số môi trường: là một tập hợp của các tham số hay chỉ thị được tích hợp
hay nhân với trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúng được
tính tốn từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó. Chỉ
số môi trường truyền đạt các thông điệp đơn giản và rõ ràng về một vấn đề môi
trường cho người ra quyết định không phải là chuyên gia và cho công chúng [21].

Hình 1.1. Mơ hình tháp dữ liệu thể hiện mối quan hệ giữa các mức độ sử
dụng dữ liệu từ chi tiết đến tổng hợp
Mục đích của chỉ số môi trường:
Theo Trung tâm quan trắc môi trường-Tổng cục môi trường chỉ số môi trường
được xây dựng để đạt một số mục đích sau đây [21]:
- Phản ánh hiện trạng và diễn biến của chất lượng môi trường, đảm bảo tính
phịng ngừa của cơng tác bảo vệ mơi trường
- Cung cấp thông tin cho những người những người quản lý, các nhà hoạch
định chính sách cân nhắc về các vấn đề môi trường và phát triển kinh tế xã hội để
đảm bảo phát triển bền vững
- Thu gọn, đơn giản hóa thơng tin để dễ dàng quản lý, sử dụng và tạo ra tính
hiệu quả của thơng tin.

17


- Thông tin cho cộng đồng về chất lượng môi trường, nâng cao nhận thức
bảo vệ môi trường cho cộng đồng.
1.3.2. Lịch sử phát triển của phƣơng pháp chỉ số CLN
WQI (Water Quality Index) được xuất hiện đầu tiên ở Mỹ vào thập niên 70
và hiện đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều bang. Hiện nay, WQI được triển khai
nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia như Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh,

Đài Loan, Úc, Malaysia… Một trong những bộ chỉ số nỗi tiếng, được áp dụng rộng
rãi trên thế giới là bộ WQI-NSF của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ NSF (National
Sanitation Foundation - Water Quality Index). Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên
cứu và đề xuất và áp dụng về bộ chỉ số chất lượng nước như các WQI-2 và WQI-4
được sử dụng để đánh giá số liệu chất lượng nước trên sông Sài Gịn tại Phú Cường,
Bình Phước và Phú An trong thời gian từ 2003 đến 2007 [24].
Từ những năm 70 đến nay, trên thế giới đã có hàng trăm cơng trình nghiên
cứu phát triển và áp dụng mơ hình WQI cho quốc gia hay địa phương mình theo
một trong 3 hướng sau:
- Áp dụng mơ hình WQI có sẵn vào quốc gia/địa phương mình.
- Áp dụng có cải tiến một mơ hình WQI có sẵn vào quốc gia/địa phương mình.
- Nghiên cứu phát triển một mơ hình WQI mới cho quốc gia/địa phương
mình. Trong đó hướng hai hướng đầu tiên phù hợp cho việc áp dụng ở các nước
đang phát triển vì ít tốn kém về nhân lực, thời gian và tài chính.
Ở Việt Nam, phương pháp này đã được các nhà khoa học nghiên cứu và áp
dụng cho một vài lưu vực sông.
Hiện nay, do tăng nhanh tốc độ phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đơ thị hóa,
cơng nghiệp hóa ở một số tỉnh, thành phố trên lưu vực sơng chính trên cả nước đều
khá nhanh, do đó lượng chất thải phát sinh ngày càng nhiều và ảnh hưởng ngày
càng nghiêm trọng đến CLN của các dịng sơng. Do đó, cần có những đánh giá phân
vùng CLN cập nhật kịp thời theo không gian và thời gian để phục vụ cho việc quy
hoạch, quản lý nhằm bảo vệ môi trường nước cho các lưu vực.

18


- Quy trình xây dựng WQI
Phương pháp xây dựng WQI
Quá trình xây dựng WQI có thể được mơ tả theo sơ đồ [43]:
Giai đoạn 1: Lựa chọn các thông số

CLN, xác định trọng số của từng
thông số
Giai đoạn 2: Xây dựng đồ thị xác
định chỉ số phụ của từng thông số

Ý kiến của chuyên gia

Ý kiến của chuyên gia

Giai đoạn 3: Tính tốn WQI và ứng
dụng để đánh giá chất lượng nước

Số liệu đo đạc

Hình 1.2. Sơ đồ các giai đoạn xây dựng chỉ số chất lượng nước
Các giai đoạn có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau như:
- Dựa vào ý kiến chủ quan của tác giả;
- Tập hợp ý kiến theo phương pháp Delphi, tức là sử dụng các bảng câu hỏi
điều tra, rồi tập hợp kết quả.
- Sử dụng các kỹ thuật thống kê.
Phần trọng lượng đóng góp (wi) của các thơng số quyết định được biểu diễn
dưới dạng số thập phân. Mỗi thông số có mức đóng góp lớn, nhỏ vào WQI khác
nhau và tổng trọng lượng đóng góp của các thơng số bằng 1 (  wi  1). Tuy nhiên,
cũng có một số loại WQI khơng tính đến phần trọng lượng đóng góp.
Để chuyển giá trị đo của các thơng số quyết định (xi) thành các chỉ số phụ
(qi), chủ yếu theo hai cách:
- Sử dụng các hàm đồ thị còn gọi là hàm ẩn.
- Sử dụng các hàm tuyến tính hoặc phi tuyến tính.
Các cơng thức tính WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và khơng tính đến phần
trọng lượng đóng góp, có thể là dạng tổng hoặc dạng tích hoặc dạng Solway (xem bảng 1.8).

19


Bảng 1.8. Các cơng thức tập hợp tính WQI
Dạng tổng

Dạng tích

1 n
 qi
n 1

 N n
  qi 
 1


1 1 n 
  qi 
100  n 1 

UA-WQI

UM-WQI

US-WQI

Không tính
phần trọng

lượng đóng
góp
Có tính phần
trọng lượng
đóng góp

n

 qi wi
i

WA-WQI

Dạng Solway

1

n

 qi

wi

i

1  n

  qi wi 
100  1


WM-WQI

2

WS-WQI
Nguồn: [43, 35, 10, 13]

Hầu hết các mơ hình chỉ số chất lượng nước hiện nay đều được xây dựng
thông qua quy trình 4 bước như sau:
Bước 1: Lựa chọn thơng số
Việc lựa chọn thơng số có thể dùng phương pháp Delphi hoặc phân tích nhân
tố quan trọng. Các thơng số nên được lựa chọn theo 5 chỉ thị sau:
- Hàm lượng Oxy: DO
- Phú dưỡng: NH4+-N, NO3--N, Tổng N, PO43--P, Tổng P, BOD5, COD, TOC
- Các khía cạnh sức khỏe: tổng Coliform, Fecal Coliform, dư lượng thuốc
bảo vệ thực vật, các kim loại nặng
- Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, màu sắc
- Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSS
Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo (tính tốn chỉ số phụ)
Các thơng số thường có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khác nhau,
vì vậy để tập hợp được các thơng số vào WQI ta phải chuyển các thông số về cùng
một thang đo. Bước này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thơng số. Chỉ số phụ có
thể được tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn.
Bước 3: Trọng số
Trọng số có thể xác định bằng phương pháp Delphi, phương pháp đánh giá
tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng của các thông số đối với

20

đời sống thủy sinh, tính tốn trọng số dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành, dựa trên
đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phương pháp thống kê…
Bước 4: Tính tốn chỉ số WQI cuối cùng
Các phương pháp thường được sử dụng để tính tốn WQI cuối cùng từ các
chỉ số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớn nhất.
Bảng 1.9. Tính tốn WQI cuối cùng [39, 40]
STT

1

2

3

4

5

6

Phƣơng pháp

Công thức

Nghiên cứu sử dụng
Prati et al., 1971; Sargaonkar

Trung bình cộng

and Deshpande, 2003; Frumin et

khơng trọng số

al., 1997

Trung bình cộng có

Brown et al., 1970, Prati et al.,

trọng số

1971

Trung bình nhân

Bhargava, 1983

khơng trọng số
Trung bình nhân có

Brown et al, 1972 Couillard and

trọng số

Lefebvre, 1985

Tổng không trọng số

Wepener et al., 2006

dạng Solway
Tổng có trọng số dạng

Tyson and House, 1989; Gray,

Solway

1996; Bordalo, 2006

Trung bình bình
7

phương điều hịa

Dojlido et al., 1994; Cude, 2001

không trọng số
8

Giá trị nhỏ nhất

I = Min(q1,q2,...qn)

Smith, 1990

9

Giá trị lớn nhất

I = Max(q1,q2,…qn) Couillard and Lefebvre, 1985

Nguồn: Trích dẫn bởi Phạm Thị Minh Hạnh trong luận án tiến sĩ
“Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation in
Vietnam”, [40].

21


1.4. Ƣớc tính thải lƣợng ơ nhiễm
Các nguồn ơ nhiễm tác động lên chất lượng nước lưu vực sông Công đoạn từ
hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu được chia làm 2 dạng: Nguồn điểm
và nguồn diện.
Nguồn điểm gồm các nhà máy, khu mỏ, trang trại, bệnh viện, các hộ gia
đình, bãi rác...
Nguồn diện bao gồm rừng, vùng đất nông nghiệp, vùng đô thị, hoạt động
chăn nuôi.... (xem bảng 1.10).
Bảng 1.10. Các loại nguồn ô nhiễm trên lưu vực sông Công
Loại

Phân loại nguồn ô nhiễm

Ngành
Sinh hoạt

Sinh hoạt
Nhà máy
Trang trại

Nguồn điểm

Các cơ sở

Bệnh viện
Bãi rác
Làng nghề

Chăn nuôi
Nguồn diện

Gia súc
Lợn

Vùng đô thị

Vùng đô thị

Vùng nông nghiệp

Vùng nông nghiệp

Rừng

Rừng

Thải lượng ơ nhiễm tại nguồn:
Khi tính tốn thải lượng ơ nhiễm, dựa trên hệ số phát thải của mỗi nguồn
thải. Các bước tính tốn dự báo thải lượng ơ nhiễm như sau:
- Căn cứ quy hoạch phát triển của tỉnh, của các huyện xác định các nguồn
thải trên toàn lưu vực trong tương lai theo từng giai đoạn phát triển.

- Tính thải lượng từng loại nguồn thải trong một đơn vị thời gian.
Theo đó lượng thải của một đối tượng phát thải được tính bằng cơng thức:
Qpt =V x F

22


Trong đó:
- Q là thải lượng ơ nhiễm tại nguồn (tính bằng kg, gam chất thải)
- V đơn vị của nguồn phát thải (số dân, vật ni hoặc diện tích khu đô thị...)
- F là hệ số phát thải trên mỗi đơn vị nguồn phát thải trong một đơn vị thời
gian (gam hoặc kg trên mỗi đơn vị nguồn phát thải trong một khoảng thời gian là
ngày hoặc năm...) Hệ số phát thải được tra cứu tại Assessment of Sources of Air,
water and land Polution – WHO 1993.
Thải lượng ô nhiễm
Trong kế hoạch Quản lý môi trường nước, Thải lượng ô nhiễm phải được
hiểu là thải lượng ô nhiễm ra sơng và được tính bằng thải lượng ơ nhiễm tại nguồn
nhân với hệ số chảy tràn.
Tính tốn thải lượng xâm nhập môi trường nước sông Công bằng cách sử
dụng “hệ số chảy tràn” (run-off Coeficient) đối với từng loại nguồn thải.
Qct=Qpt x R
Trong đó:
- Qct: Thải lượng ơ nhiễm
- Qpt: Thải lượng ô nhiễm tại nguồn
- R: Hệ số chảy tràn [3]

23