Điều chỉnh công thức đánh giá chất lượng nước mặt khu vực

Chỉ số chất lượng nước (WQI) được áp dụng rộng rãi cho đánh giá chất lượng nước (CLN) theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT của bộ Tài nguyên Môi trường tại hầu hết các tỉnh thành. Trong quá trình áp dụng, chỉ số WQI đã bộc lộ nhiều bất cập như không phản ánh đúng thực trạng chất lượng nguồn nước, không phản ánh tính địa phương về kinh tế, xã hội và môi trường, và dễ bị sai lệch khi số liệu đưa vào tính toán có giá trị cao đột biến,... Để giải quyết các vấn đề trên, bài báo trình bày cách điều chỉnh công thức chỉ số CLN dựa trên các thành phần chất lượng của chỉ số WQI, cơ sở lý thuyết toán đánh giá toàn diện “mờ” với phương pháp xác định trọng số Entropy. Với bộ số liệu CLN và khảo sát thực trạng sử dụng nước mặt trên mạng sông kênh rạch chính khu vực Thành phố Vĩnh Long thu thập từ năm 2012 đến 2017, các bước tính toán các hệ số và tỷ trọng của các thành phần CLN mặt được xác định, qua đó điều chỉnh công thức chỉ số WQI.

102 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Adjustment of the formula of local surface water quality assessment Hung V Bui∗ , & Nhi M U Tran Department of Environmental Management, University of Science, Ho Chi Minh City, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Research Paper Water quality index (WQI) is widely applied for the assessment of water quality (WQ) according to decision No 879/QD-TCMT of the Ministry of Natural Resource and Environment in most of the provinces During the application process, the WQI has revealed many problems, such as inacculate assessment of water quality status, not addressing locally economic, social and environmental conditions, and easy misleading when using abnormally increaed values, To resolve the above problems, the paper presents the steps to adjust the water quality index based on the current water quality components of the old WQI formula, the fuzzy comprehensive evaluation theory with the Entropy rate method With the surface water quality data series and the status of the water use in the main river canal system in Vinh Long City from 2012 to 2017, the computation steps of coefficients and rates of the assessing water quality components are identified; through the new assessment water quality formula is adjusted and tested Received: April 05, 2018 Revised: July 25, 2018 Accepted: August 13, 2018 Keywords Surface water Water quality Water quality assessment Water quality index 879/QD-TCMT ∗ Corresponding author Bui Viet Hung Email: bvhung@hcmus.edu.vn Cited as: Bui, H V., & Tran, N M U (2018) Adjustment of the formula of local surface water quality assessment The Journal of Agriculture and Development 17(5), 102-113 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn 103 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Điều chỉnh cơng thức đánh giá chất lượng nước mặt khu vực Bùi Việt Hưng∗ & Trần Minh Uyển Nhi Bộ Môn Quản Lý Môi Trường, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ CHí Minh, TP Hồ Chí Minh THƠNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Bài báo khoa học Chỉ số chất lượng nước (WQI) áp dụng rộng rãi cho đánh giá chất lượng nước (CLN) theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT Ngày nhận: 05/04/2018 Tài nguyên Môi trường hầu hết tỉnh thành Trong trình Ngày chỉnh sửa: 25/07/2018 áp dụng, số WQI bộc lộ nhiều bất cập không phản ánh thực trạng chất lượng nguồn nước, khơng phản ánh tính địa Ngày chấp nhận: 13/08/2018 phương kinh tế, xã hội môi trường, dễ bị sai lệch số liệu đưa vào tính tốn có giá trị cao đột biến, Để giải vấn đề Từ khóa trên, báo trình bày cách điều chỉnh cơng thức số CLN dựa thành phần chất lượng số WQI, sở lý thuyết toán Chất lượng nguồn nước đánh giá toàn diện “mờ” với phương pháp xác định trọng số Entropy Chỉ số chất lượng nguồn nước Với số liệu CLN khảo sát thực trạng sử dụng nước mặt Đánh giá chất lượng nguồn nước mạng sơng kênh rạch khu vực Thành phố Vĩnh Long thu thập Nước mặt từ năm 2012 đến 2017, bước tính tốn hệ số tỷ trọng 879/QĐ-TCMT thành phần CLN mặt xác định, qua điều chỉnh cơng thức số WQI ∗ Tác giả liên hệ Bùi Việt Hưng Email: bvhung@hcmus.edu.vn Theo Che (2013), cách tính số WQI dựa phương pháp luận không hợp lý không Trong công tác quản lý chất lượng nguồn nước, chắn kết luận bậc chất lượng dùng đặc biệt nguồn nước mặt, hầu hết báo cáo số định lượng cố định làm điểm phân chia chất lượng môi trường nước tỉnh thành Sơ đồ tính tốn số chất lượng nguồn nước nước sử dụng số WQI với cách theo số WQI (truyền thống) theo định thức tính tốn theo hướng dẫn Tổng cục Mơi số 879/ĐQ-TCMT thể theo Bảng trường, Tài nguyên Môi trường Quyết Do vậy, cách đánh giá WQI không đưa định số 879/QĐ-TCMT (VEA, 2011) kết luận chung chất lượng nguồn nước khu Qua thực tiễn thực nhiều đơn vị quản vực thời đoạn thời gian tháng, quý lý nhận thấy việc áp dụng số WQI cho hay năm nhiều năm Cần có giải pháp cải tiến tính tốn gặp nhiều bất cập Một số việc sử dụng số liệu thực đo cách phù số WQI phụ thuộc nhiều vào số thành hợp, logic nhằm khắc phục phần chất lượng mức độ xác đo đạc hạn chế số WQI Theo nhóm tác giả, việc chúng tượng cao biến, thiếu thông tin áp dụng WQI đánh giá chất lượng nguồn nhiều thành phần không phản ánh đặc nước mặt nên tiếp tục với việc điều chỉnh điểm phát triển kinh tế, xã hội môi trường cơng thức tính cho trì ưu điểm địa phương Bên cạnh đó, số WQI dựa khắc phục số bất cập vào số liệu đo đạc thô (đo đạc trực tiếp) lớn, Với định 711/QĐ-TCMT Tổng cục số WQI thường bị thiên lệch hay “dẫn dắt” Môi trường điều chỉnh công thức WQI áp dụng giá trị thành phần có tính chất đột biến cho khu vực sơng Nhuệ Đáy sơng Cầu, (q lớn hay mang tính chủ quan đo đạc) thực hướng tiếp cận cho việc xác lập Đặt Vấn Đề www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 104 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bảng Cách tính WQI truyền thống cho điểm đo thời điểm đo Thành phần CLN Chỉ số WQI phụ DO → WQIDO BOD5 → WQIBOD5 CL nước 91 - 100 76 - 90 WQIhóa COD → WQICOD N-NH3 → WQIN-NH3 P-PO4 → WQIP-PO4 TSS → WQITSS Độ đục → WQIĐộ đục Coliform pH → → WQIColiform WQIpH WQI Một số vị trí khảo sát Điểm đo Mức đánh giá chất lượng nước Không ô nhiễm, sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Khơng nhiễm, sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt cần biện pháp xử lý phù hợp 51 - 75 Ô nhiễm nhẹ, sử dụng cho mục đích tưới tiêu mục đích tương đương khác WQIlý 26 - 50 Ơ nhiễm vừa, sử dụng cho giao thơng thủy mục đích tương đương WQIsinh WQIpH - 25 Ô nhiễm nặng, cần biện pháp xử lý tương lai cơng thức tính số chất lượng nguồn nước mặt liệu tập ràng buộc cùng, phải đạt áp dụng cho địa phương, vùng với đặc độ cân bằng/đều có thể” Hay nói cách khác, điểm đặc trưng Entropy độ đo tính đồng hay tính khơng Lý thuyết tập hợp mờ sáng lập nhà chắn phân phối xác suất (Alex & nghiên cứu toán học Zadeh, thuộc đại học Cali- ctv., 2009) Một phân phối xác suất có Entropy cao phân phối fornia Berkeley – Mỹ (Alex, 2009) Ý tưởng đó, yếu tố cao biến có xác suất xuất thấp bật khái niệm tập hợp mờ Zadeh từ khơng thể ảnh hưởng lớn lên tồn chuỗi khái niệm trừu tượng ngữ nghĩa liệu (Che, 2013) thông tin mờ, không chắn ô nhiễm nặng, Như vậy, đề xuất điều chỉnh công ô nhiễm nhẹ, không ô nhiễm, ông tìm cách biểu diễn chúng khái niệm tốn học, thức xác định số chất lượng nguồn nước cuối gọi tập mờ Logic mờ phát triển từ lý WQI thông qua xác định tỷ trọng thuyết tập mờ để thực lập luận cách thông số chất lượng nhóm hố, xấp xỉ thay lập luận xác Phương pháp lý sinh việc áp dụng phương pháp đánh logic mờ nhằm “xử lý” liệu cao biến, giá tồn diện mờ ngơn ngữ, không rõ ràng không chắn số liệu kiến thức có khả đưa Vật Liệu Phương Pháp Nghiên Cứu luồng thông tin lôgic, đáng tin cậy minh bạch từ số liệu thu thập tới liệu sử dụng 2.1 Hướng tiếp cận thiết lập công thức đánh giá chất lượng nước mặt khu vực hệ thống môi trường ứng dụng (Raman & ctv., 2009) Dựa cơng thức tính tốn giá trị chất Đối với toán phân lớp liệu toán lượng guồn nước thành phần theo định số đánh giá chất lượng nguồn nước, Entropy cực đại 879/QĐ-TCMT với lý thuyết đánh giá toàn kỹ thuật hữu dụng Entropy cực đại diện mờ, hướng thiết lập công thức đánh giá dùng để ước lượng xác suất phân phối từ chất lượng nguồn nước mặt thực trình liệu Tư tưởng chủ đạo nguyên lý Entropy tự theo hướng Hình cực đại “mơ hình phân phối tập Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn 105 Căn cứ: -Phân loại thành phần chất lượng theo QCVN WQI theo định 879/QĐ-TCMT -Lý thuyết đánh giá toàn diện mờ -Lý thuyết trọng số Entropy Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Chuẩn hoá số liệu đầu vào phương pháp trọng số Entropy Sử dụng công thức WQI theo 879/QĐ-TCMT với số liệu chuẩn hoá Sử dụng lý thuyết đánh giá tồn diện mờ đánh giá mức độ đóng góp thành phần chất lượng nước vào việc định mức độ CLN Thiết lập công thức WQI với trọng số WQI thành phần điều chỉnh Sử dụng cơng thức WQI theo định 879/QĐ-TCMT tính CLN so sánh với công thức WQI Sử dụng WQI với số liệu thực đo Sử dụng kiểm định TTest đánh giá mức độ phù hợp Hình Sơ đồ cách tiếp cận lập công thức đánh giá chất lượng nguồn nước mặt khu vực 2.1.1 Cách tiếp cận 1: Ứng dụng phương pháp tính trọng số Entropy “chuẩn hố” số liệu tính tốn chất lượng Trong đó: fij = rij n , ≤ Hi ≤ (4) rij Sử dụng phương pháp tính tốn trọng số Enj=1 tropy loại bỏ (trong trường hợp liệt số liệu lịch sử lớn) hay giảm “mức độ ảnh hưởng” yếu tố Tuy nhiên, fij = ln(fij ) khơng có ý nghĩa bất thường số liệu đo đạc Để sử dụng phương Vì vậy, fij điều chỉnh sau: pháp trọng số Entropy, sử dụng số + rij fij = n (5) liệu đo đạc chất lượng lịch sử Các bước tính (1 + r ) ij sau: j=1 Bước Chuẩn hóa liệu gốc Giả sử ta có m điểm quan trắc n thơng số đánh giá lập ma Bước Trọng số Entropy xác định trận liệu gốc X, ma trận chuẩn hoá R sau: lập sau: m − Hi , ≤ w ≤ 1, wi = (6) w = i i xi,j − Min(Σxi,j ) m ri,j = (1) i=1 m− Hi Max(Σxi,j ) − Min(Σxi,j ) i=1 với thơng số tích cực ri,j = Max(Σxi,j ) − xi,j Max(Σxi,j ) − Min(Σxi,j ) Bước Xác định giá trị chất lượng sau Entropy Để xác định thông số chất lượng (2) xác định sau: xE (7) i,j = xi,j × wi với thông số tiêu cực Bước Xác định Entropy theo công thức Bước Xác định chất lượng nguồn nước mặt đây: theo bước tính WQI định 879/QĐn TCMT Kết tính toán chất lượng nước theo Hi = fij ln(ij) (3) ln(n) j=1 phương pháp Entropy hoá WQIE www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 106 2.1.2 Cách tiếp cận 2: Ứng dụng lý thuyết đánh giá tồn diện mờ với phương pháp tính trọng số Entropy Để thực việc điều chỉnh công thức đánh giá chất lượng nguồn nước phù hợp với khu vực hay mang tính địa phương, cơng thức WQI cải tiến dự kiến thiết lập sau: Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh thơng số Năm bậc chất lượng nước (hay ô nhiễm) theo ngôn ngữ tự nhiên là: I - Chưa nhiễm, II - Ơ nhiễm nhẹ, III - Ơ nhiễm trung bình, IV Ơ nhiễm nặng, V - Ô nhiễm nghiêm trọng Các giá trị phân chia bậc ô nhiễm cho thông số tham gia đánh giá trình bày Bảng Bước Xác định trọng số thông số thành phần (Ji-hong & ctv., 2009; Jun-Jian & WQIFCE = f(WQIpH , WQIhữu , WQIlý , ctv., 2008): Trọng số xác định theo phương (8) pháp Entropy Phương pháp ứng dụng WQIsinh ) để đo lường kích thước thông tin, nhiều thông tin chứa đựng thị đặc trưng Trong đó: ảnh hưởng thị việc định trở nên quan trọng Do đó, Entropy WQIhữu = f(WQI%DObão hoà , WQICOD , áp dụng để gán trọng số cho WQIBOD5 , WQIN-NH4 , (9) thị môi trường Bước Xác định thông số chất lượng WQIP-PO4 ) nguồn nước phục vụ cho đánh giá mức độ chất lượng Sau xác định giá trị trọng số EnWQIlý = f(WQITSS , WQIĐộ đục ) (10) tropy, giá trị thông số chất lượng nguồn nước (được đo đạc) làm “mờ” WQIsinh = f(WQIColiform ) (11) tính chất bất lợi cho đánh tính cao biến, không rõ ràng Dựa vào giá trị “mới” Các số chất lượng nước thành phần thơng số chất lượng xác định tính tốn theo Quyết định số 879/QĐ- mức độ/bậc chất lượng môi trường nước TCMT Các giá trị chất lượng nguồn nước mặt khu vực xem xét phương diện không gian thuộc thành phần hữu cơ, vật lý sinh thời gian (quý, năm, nhiều năm ) tùy thuộc nhu tính theo phương pháp đánh giá toàn diện mờ cầu nhà quản lý môi trường đưa Các bước tính tốn phương pháp đánh giá định (Cách tính tương tự hướng tiếp tồn diện mờ sau: cận 1) Bước Chuẩn hoá tập hợp yếu tố đánh giá Bước 5: Dựa bảng phân loại chất lượng U: Trong nghiên cứu, yếu tố chất lượng nước nguồn nước, phương pháp xác suất thơng tham gia vào mơ hình đánh giá pH, DO, COD, kê xác định mức độ “quan trọng” thông số BOD5 , TSS, N-NH4 , P-PO4 , Tổng Coliform chất lượng, nhóm chất lượng (hố, sinh, lý) thông độ đục Tập hợp yếu tố đánh giá U qua mức độ “đóng góp” chúng cho bậc viết sau (Panchal, 2011; Che, 2013): chất lượng Dựa tập hợp mức độ đóng góp nhóm chất lượng (hố, sinh, lý) có Umn = {pH, DO, COD, BOD5 , TSS, mức độ lệch chuẩn nhỏ (thường xét trường N-NH4 , P-PO4 , Coliform, (12) hợp cận nhỏ nhất) từ xác định hệ số cho công thức – 12 Độ đục} Với: m số mẫu/số điểm quan trắc, n thông số Như công thức – 12 (Đánh giá chất lượng nguồn nước theo số WQIFCE cải tiến) xác định sau: WQIpH Bước Xây dựng hệ thống phân bậc cho rb × (WQIra WQIFCE = a × WQIb yếu tố đánh giá: Hệ thống phân bậc đánh giá chất (13) 100 lượng nước nghiên cứu chia làm bậc, ×WQIrc ) c dựa bảng tính tốn số phụ CLN theo thông số đánh giá hướng dẫn Quyết Trong đó: định 879/QĐ-TCMT Do vậy, tập hợp hệ thống phân bậc cho yếu tố tham gia mơ hình đánh WQIa = a1 WQIDO + a2 WQIBOD5 + a3 WQICOD giá Vkn = I, II, III, IV, V; k = bậc n = +a4 WQIN-NH4 + a5 WQIP-PO4 Tạp chí Nông nghiệp Phát triển 17(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn 107 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh WQIb = b1 TSSDO + b2 WQIĐộ đục II - 6,5/7,5 - 75 - 88/112 - 125 0,2 0,2 30 15 5.000 20 pH %DObão hoà BOD5 N-NH4 P-PO4 TSS COD Coliform Độ đục I 6,5 - 7,5 88 - 112 ≤4 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 20 ≤ 10 ≤ 2.500 ≤5 Thông số Bảng Phân lớp chất lượng nước mặt Bậc III - 6/8 - 50 - 75/125 - 150 15 0,5 0,3 50 30 7.500 30 IV 4,5 - 5/9 - 9,5 20 - 50/150 - 200 25 0,5 100 50 10.000 70 V < 4,5/> 9,5 ≤ 20/≥ 200 ≥ 50 ≥5 ≥6 > 100 > 80 > 10.000 ≥ 100 WQIc = WQIColiform , rb , rc tỷ trọng với + rb + rc = a1 , , a5 ; b1 , b2 hệ số thông số với: a1 + a2 + a3 + a4 + a5 = 1; b1 + b2 = Các hệ số phản ánh tính khu vực Dựa vào liệt số liệu thông số chất xác định chất lượng nguồn nước lịch sử, xác định hệ số Để rõ hơn, sử dụng liệt số liệu đo đạc chất lượng nguồn nước mặt địa bàn tỉnh Vĩnh Long để xác lập công thức đánh giá chất lượng nước khu vực Kết thể Kết Quả Thảo Luận Thành phố Vĩnh Long địa phương nằm khu vực có mật độ sơng kênh rạch dày đặc, chằng chịt liên thông với Tuy nhiên, vấn nạn ô nhiễm môi trường nước mặt khu vực rác thải, nước thải từ hoạt động sản xuất sinh hoạt dọc sơng, kênh, rạch có chiều hướng ngày trầm trọng Theo kết quan trắc chất lượng nước sông Trung tâm quan trắc môi trường Thành phố Vĩnh Long thực hàng năm vị trí tập trung dân cư khu cơng nghiệp, chất lượng nước sơng bị ô nhiễm từ vừa đến trầm trọng Hiện Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Vĩnh Long thường xuyên công bố chất lượng nước mặt, nước ngầm địa bàn Tỉnh, có khu vực Thành phố Vĩnh Long, vị trí dọc sơng Tiền, sông Cái Cam, sông Cái Côn, sông Cầu Lầu, sơng Cầu Vồng sơng Long Hồ Các vị trí thể Hình Số liệu sử dụng tính tốn số liệu quan trắc chất lượng nguồn nước sơng khu vực Thành phố Vĩnh Long từ 2012 đến 2017 Ví dụ số liệu chất lượng nước mặt năm 2016 trình bày Bảng 3.1 Các bước thiết lập công thức đánh giá CLN khu vực Thành phố Vĩnh Long Các bước 1, thực Bảng Bước 3: Thiết lập ma trận chuẩn hoá số liệu gốc (bước cách tiếp cận 1) Bảng ma trận chuẩn hoá giá trị trọng số Entropy (tương đương bước 2, tiếp cận 1) Bảng www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 108 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Hình Bản đồ hành Thành phố Vĩnh Long vị trí quan trắc (Sở Tài ngun Mơi trường tỉnh Vĩnh Long, 2016) với Bảng thống kê giá trị trung bình, max, Bước 4: Với kết tính tốn trọng số Entropy, tính tốn giá trị thơng số chất lượng cho đánh giá bậc chất lượng (tương dương bước cách tiếp cận 1) Bảng thông số chất lượng (Bảng 6) bảng đánh giá bậc chất lượng (Bảng 7) Bước 5: Thiết lập công thức đánh giá chất lượng nguồn nước khu vực Từ công thức 13, xác định hệ số thông qua việc xác định mức độ đóng góp thơng số chất lượng nhóm thơng số mức độ chất lượng nguồn nước Các bước tính tốn thống kê Bảng 8, 10 Công thức đánh giá chất lượng nước khu vực cho tỉnh Vĩnh Long: N-NH4 , yếu tố TSS quan trọng nhóm vật lý Nhóm sinh (coliform) thứ yếu mức độ luân chuyển nước mặt hệ thống sông kênh khu vực tốt yếu tố hệ sinh thái khu vực ổn định dẫn đến mức độ coliform đột biến hay lớn để “dẫn dắt” bậc chất lượng nguồn nước khu vực So sánh giá trị chất lượng nguồn nước bậc mức độ khu vực tỉnh Vĩnh Long (Bảng 11), bậc mức độ chất lượng cách tiếp cận phương pháp tính WQI879 theo định 879/QĐ-TCMT khơng khác biệt nhau, giá trị chất lượng nguồn nước tính theo phương pháp tiếp cận (WQIFEC ) thể mức độ cải thiện tốt 3.2 Kiểm định thống kê T- test Kiểm định thống kê T- test cặp giá trị WQI theo định số 879/QĐ-TCMT với thông số đo đạc thực tế (WQI879 ), thông số Entropy ) công thức (14) entropy hoá (WQI + 0.37WQIN- + 0.07WQIP- )0.53 điều chỉnh theo thuật tốn đánh giá tồn diện mờ ×(0.53WQITSS + 0.47WQIĐộ đục )0.35 (WQIFCE ) tổng hợp theo Bảng 12 Với bảng kiểm định T-test, việc so sánh ×WQI0.12 Coliform ] chuỗi kết CLN WQIFCE WQI879 giá Như vậy, công thức đánh giá chất lượng nguồn trị P(T ≤ t) one-tail lớn 0,05 (5%) điều nói nước khu vực có nhiều khác biệt so với cơng thức lên có khác biệt định lượng chúng WQI theo định 879/QĐ-TCMT như: (i) Trường hợp so sánh chuỗi CLN năm 879 WQIEntropy khơng có khác biệt giá trị mũ nhóm khác (1/3), (ii) WQI 879 WQIFCE có hệ số thơng số chất lượng nhóm Cách tính CLN theo WQI khác Các yếu tố thể đặc điểm xu hướng (|t Stat| < |t Critical|) Với cách tính CLN theo cơng thức điều chỉnh đặc trưng thành phần chất lượng khu vực (thông qua phân tích chuỗi số liệu đo đạc lịch sử) WQIFEC so với WQI879 có khác biệt trung yếu tố hữu có tính định chất lượng bình hay có khác biệt định lượng Điều WQIpH × [(0.26WQIDO 100 + 0.16WQICOD + 0.14WQIBOD WQIE = Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn Tiền Cái Cam Cái Côn Cái Côn Cầu Lầu Cầu Vồng Long Hồ T0 C 30,2 30,1 30,2 30,9 30,7 30,3 30,7 7,39 7,21 7,18 7,23 7,17 7,19 7,15 pH DO mg/L 4,6 3,9 3,5 2,2 3,7 2,1 2,2 TSS mg/L 10 29 31 39 48 61 39 COD mg/L 6,08 4,58 5,98 5,18 9,88 12,48 8,28 BOD5 mg/L 2,01 1,01 3,01 2,01 5,01 5,01 4,01 N-NH+ mg/L 0,09 0,06 0,03 0,09 0,1 0,39 0,22 P-PO3− mg/L 1,24 1,28 1,32 1,15 1,19 1,28 1,3 Vị trí Thơng số pH %DObão hòa COD BOD5 TSS N-NH4 P-PO4 Coliform Độ đục Giá trị Trung bình Max 7,38 7,80 69,67 95,93 10,98 30,93 3,43 11,01 50,64 138,33 0,64 4,13 0,62 1,24 2979 9300 58,63 156 Min 6,77 34,30 1,88 1,00 7,00 0,03 0,01 460 2,00 Độ biến thiên 0,26 17,86 9,58 2,14 34,98 0,93 0,43 2282 53,75 Bảng Bảng thống kê giá trị TB, max, thành phần chất lượng vị trí đo M1 Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2016 M1-Sông M2-Sông M3-Sông M4-Sông M5-Sông M6-Sông M7-Sông M1-Sông Tiền www.jad.hcmuaf.edu.vn Vị trí Tháng Tháng năm 2016 Bảng Số liệu quan trắc chất lượng nước mặt1 Coliform MPN/100mL 2300 2300 4300 46000 46000 9300 4300 Độ đục NTU 33 97 103 130 160 203 130 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 109 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 110 pH 7,10 7,16 6,36 6,62 6,81 7,17 %DObão hòa 59,61 52,37 43,29 32,46 85,73 87,88 COD 5,84 3,52 4,40 3,01 18,10 4,95 BOD5 1,93 1,87 1,89 0,96 3,67 6,57 COD 0,86 0,93 0,90 0,96 0,38 0,40 0.89 BOD5 0,9 0,9 0,90 1,00 0,00 0,71 0,44 Thông số TSS N-NH4 0,98 0,99 0,67 0,89 0,60 0,96 1,00 0,99 0,98 0,96 0,23 1,00 0,85 0,99 P-PO4 0,00 0,33 0,25 0,41 0,25 0,92 0,96 Thông số TSS N-NH4 9,60 0,09 46,54 0,44 55,42 0,18 6,62 0,08 101,2 0,03 26,38 0,08 Độ đục 1,00 0,64 0,66 0,98 0,86 0,12 0,53 Coliform 2208 8656 2254 2176 8470 2077 Coliform 0,79 0,00 0,78 0,79 0,95 0,02 0,81 P-PO4 1,19 0,78 0,87 0,69 0,10 0,06 Bảng Thông số đánh giá chất lượng (sau chuẩn hố) cho vị trí đo M1 Khu vực Vị trí Tháng T3/2012 T6/2012 T9/2012 T3/2013 T6/2017 T9/2017 %DObão hòa 0,45 0,36 0,19 0,00 0,21 0,94 0,88 Bảng Ma trận chuẩn hoá số liệu đầu vào trọng số Entropy vị trí đo M1 pH 0,60 0,11 0,00 0,22 0,61 0,53 0,47 Độ đục 1,92 53,99 51,66 4,73 127,8 73,54 Trọng số Hi - -> Wi 0,93 0,04 0,88 0,07 0,90 0,06 0,91 0,05 0,89 0.06 0,88 0,07 0.98 0,01 www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp Phát triển 17(5) M1-Sông Tiền Khu vực Vị trí Tháng T3/2012 T6/2012 T9/2012 T3/2013 T6/2013 T6/2017 T9/2017 M1-Sông Tiền Thông số Loại Giá trị pH 7,10 %DObão hòa 59,61 COD 5,84 BOD5 1,93 TSS 9,60 N-NH4 0,09 P-PO4 1,19 Coliform 2208 Độ đục 1,92 0,404 1 1 1 0,595 0 0 0 0 Bậc 0,615 0 0 0 %DObão hòa COD BOD5 N-NH4 Loại 0,016 0,225 0,243 0,079 P-PO4 Bậc 0,042 0,064 0,066 0,130 0,051 (Thống 0,217 0,071 0,048 0,193 0,032 0,335 0,024 0,000 0,187 0,027 kê) 0,154 0,003 0,000 0,022 0,053 0,026 0,367 0,396 0,128 0,493 0,384 0 0 0,125 0 0,229 0,004 0,000 0,033 0,733 0 0 0 0,874 0 Bậc (Thống kê %) 0,126 0,391 0,559 0,192 0,128 0,041 0,197 0,086 0,000 0,389 0,347 0,312 0,083 0,096 0,048 0,088 Bảng Bảng mức độ đóng góp hệ số thơng số CLN nhóm hữu M1-Sơng Tiền www.jad.hcmuaf.edu.vn 3/2012 Khu vực Vị trí Quý Bảng Bảng mức độ khả kết luận bậc chất lượng nguồn nước vị trí đo M1 0,26 0,16 0,14 0,37 0,07 Các hệ số Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh 111 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) 112 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bảng Bảng mức độ đóng góp hệ số thơng số CLN nhóm Vật lý Loại TSS Độ đục 0,086 0,069 Bậc (Thống kê) 0,115 0,193 0,155 0,131 0,132 0,176 0,048 0,115 Bậc (Thống kê %) 0,467 0,594 0,469 0,533 0,406 0,531 0,554 0,446 0,293 0,707 Các hệ số 0,53 0,47 Bảng 10 Bảng mức độ đóng góp hệ số nhóm thơng số CLN Nhóm Hóa Lý Sinh 0,689 0,175 0,137 Bậc 0,483 0,354 0,163 (Thống 0,583 0,342 0,075 kê) 0,606 0,335 0,059 0,673 0,163 0,164 0,689 0,175 0,137 Bậc (Thống kê %) 0,483 0,583 0,606 0,354 0,342 0,335 0,163 0,075 0,059 0,673 0,163 0,164 Số mũ 0,53 0,35 0,12 Bảng 11 Bảng phân chất lượng nguồn nước khu vực theo cách tính khác Tháng T3/2012 T6/2012 T9/2012 T3/2013 T6/2013 T9/2013 T3/2014 T6/2014 T9/2014 T3/2015 T6/2015 T9/2015 T3/2016 T6/2016 T9/2016 T3/2017 T6/2017 T9/2017 Nam trung bình WQI879 WQIFCE 69 74 39 49 54 59 78 79 67 68 37 36 76 80 68 72 52 54 83 77 69 69 54 56 64 68 69 68 51 53 68 65 46 54 56 66 Tháng T3/2012 T6/2012 T9/2012 T3/2013 T6/2013 T9/2013 T3/2014 T6/2014 T9/2014 T3/2015 T6/2015 T9/2015 T3/2016 T6/2016 T9/2016 T3/2017 T6/2017 T9/2017 M2-Sông Cái Cam WQI879 WQIFCE 87 86 66 63 68 63 86 82 72 67 18 15 92 91 56 72 66 60 91 82 71 71 52 58 71 75 65 68 55 59 67 63 53 59 18 47 WQI879 – CLN tính theo cơng thức 879/QĐ-TCMT với số liệu thực đo; WQIFCE – CLN tính theo cơng thức số 14 với số liệu thực đo; Xanh da trời - Chưa nhiễm, xanh - Ơ nhiễm nhẹ, Vàng - Ơ nhiễm trung bình, cam - Ô nhiễm nặng, Đỏ - Ô nhiễm nghiêm trọng Bảng 12 Kiểm định T-test cho cặp chuỗi kết CLN tháng Trung bình Phương sai Số quan sát Tương quan Pearson Giả thuyết khác biệt trung bình (0/1) df t Stat P(T ≤ t) one-tail t Critical one-tail P(T ≤ t) two-tail t Critical two-tail Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) WQI879 62,6 144,6 22 WQIEntropy 63,8 129,4 22 1,00 21 -6,046 0,000 1,323 0,000 1,721 WQIFCE 63,91 87,28 22 0,879 21 -1,014 0,161 1,721 0,322 2,080 www.jad.hcmuaf.edu.vn Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 113 nói lên, giá trị CLN theo công thức điều chỉnh “điều chỉnh” theo hướng phù hợp với thực tế sử dụng nước khu vực (các giá trị CLN theo tháng năm mức chất lượng tốt hơn) chất lượng nguồn nước mặt theo công thức điều chỉnh bước đầu cho thấy phù hợp với trạng sử dụng nước năm 2017 địa phương với định hướng điều chỉnh phương pháp tính WQI Tổng cục mơi trường (với 3.3 Hiện trạng chất lượng nguồn nước khu định 711/QĐ-TCMT) vực thành phố Vĩnh Long Tuy nhiên, để khẳng định áp dụng rộng rãi số cần phải tiến hành nghiên cứu Căn vào công thức điều chỉnh WQI số 17, khoa học cụ thể áp dụng cho nhiều khu vực CLN mặt hệ thống sông kênh địa Thành khác nhằm hồn thiện phương pháp tính phố Vĩnh Long năm 2017 đánh sau toán Kết đánh giá thể Hình (điển hình sơng Tiền sông Cầu Vồng – nội tỉnh) Tài Liệu Tham Khảo (References) Alex W D., van Gelder, P H A J M., & Vrijling, J K (2009) Risk assessment of petroleum pipelines using a combined analytical hierarchy process - Fault tree analysis (AHP-FTA) Cham, Switzerland: Springer International Publishing Hình Chất lượng nước mặt trung bình tháng năm 2017 Xanh da trời - Chưa ô nhiễm, xanh - Ô nhiễm nhẹ, vàng - Ô nhiễm trung bình, cam - Ơ nhiễm nặng, đỏ - Ơ nhiễm nghiêm trọng Như vậy, CLN mặt sông Tiền – đoạn chảy qua thành phố Vĩnh Long đảm bảo cho tưới tiêu, giao thông thuỷ cấp nước sinh hoạt (có xử lý trước cấp) mức chất lượng ô nhiễm nhẹ đến vừa hầu hết điểm đo CLN sông Cầu Vồng cải thiện rõ rệt với mức ô nhiễm từ nhẹ đến vừa Điều hợp lý so với thực tế sử dụng nước khu vực này, diện tích sản xuất nơng nghiệp giảm, nhiều khu công nghiệp xuất tốc độ thị hố nhanh, kênh dần trở thành nơi chứa tiêu thoát nước thải Kết Luận Qua ví dụ tính tốn chất lượng nguồn nước sông địa bàn Thành phố Vĩnh Long năm 2012 - 2017 theo số đánh giá WQI, cho thấy chất lượng nguồn nước bị ô nhiễm với mức nhẹ đến vừa biến động chất lượng năm Đánh giá chất lượng nguồn nước theo công thức số WQI điều chỉnh theo phương pháp đánh giá tồn diện mờ (FCE) có sở lý luận logic, rõ ràng xác (khi giảm thiểu ảnh hưởng/định hướng thông số cao biến coliform) so với cơng thức tính định 879/QĐ-TCMT Kết đánh giá www.jad.hcmuaf.edu.vn Che, L D (2013) Application of “fuzzy” comprehensive evaluation method in the model of water quality assessment of Saigon River flowing through Binh Duong Province Journal of Environment 6, 30-42 Bui, H V., & Tran, N M U (2017) Evaluation of the current status of surface water quality at main canal in Vinh Long province (Unpublished master’s thesis) University of Science, Ho Chi Minh City, Vietnam Ji-hong, Z., Cai-lian, H., Jun-guang, Z., & Li, P (2009) Water quality assessment of Zhanghe River based on fuzzy evaluation method Retrieved December 20, 2009, from https://ieeexplore.ieee.org/document/5406823 Jun-Jian, Q., Xin-Wu, Z., & Yan-Rui, Z (2008) The application offuzzy comprehensive evaluationn on the water quality of Changiiang River 2008 Retrieved August 12, 2008, from http://xplorebcpaz.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&ar number-4620637 Panchal, J (2011) Fuzzy classifìcationan overview Cham, Switzerland: Springer International Publishing Raman, B V., Reinier, B., & Mohan, S (2009) Fuzzy Logic Water Quality Index and Importance of Water Quality Parameters Air, Soil and Water Research 2, 51-59 VEA (Vietnam Environment Administration) (2011) Decision No 879/QD-TCMT in according to WQI manual calculation handbook Ha Noi, Vietnam: Ministry of Natural Resource and Environment Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 17(5) ... giá trị CLN theo công thức điều chỉnh điều chỉnh theo hướng phù hợp với thực tế sử dụng nước khu vực (các giá trị CLN theo tháng năm mức chất lượng tốt hơn) chất lượng nguồn nước mặt theo công. .. số đánh giá WQI, cho thấy chất lượng nguồn nước bị ô nhiễm với mức nhẹ đến vừa biến động chất lượng năm Đánh giá chất lượng nguồn nước theo công thức số WQI điều chỉnh theo phương pháp đánh giá. .. bảng đánh giá bậc chất lượng (Bảng 7) Bước 5: Thiết lập công thức đánh giá chất lượng nguồn nước khu vực Từ công thức 13, xác định hệ số thơng qua việc xác định mức độ đóng góp thơng số chất lượng