Application of attribute recognition model and multivariate analysis to assess of surface water quality in tien giang province

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  THÁI THỊ NGỌC THẢO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TIỀN GIANG BẰNG MƠ HÌNH NHẬN BIẾT THUỘC TÍNH VÀ PHÂN TÍCH ĐA BIẾN APPLICATION OF ATTRIBUTE RECOGNITION MODEL AND MULTIVARIATE ANALYSIS TO ASSESS OF SURFACE WATER QUALITY IN TIEN GIANG PROVINCE Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 9.85.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM oOo Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS CHẾ ĐÌNH LÝ TS LÂM VĂN GIANG Cán chấm phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ Cán chấm phản biện 2: PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày 06 tháng 01 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch hội đồng: PGS.TS LÊ VĂN KHOA Cán nhận xét 1: PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ Cán nhận xét 2: PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH Ủy viên hội đồng: PGS.TS ĐÀO THANH SƠN Thư ký hội đồng: TS.VÕ THANH HẰNG Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN PGS.TS LÊ VĂN KHOA PGS.TS VÕ LÊ PHÚ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN Độc lập – Tự – Hạnh phúc - oOo NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên : THÁI THỊ NGỌC THẢO Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 20/04/1991 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành : Quản lý Tài ngun Mơi trường Khóa : 2018 MSHV: 1870287 I TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá chất lượng nước mặt địa bàn tỉnh Tiền Giang Mô hình nhận biết thuộc tính phân tích đa biến II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1) Dùng kỹ thuật phân tích đa biến để xác định tiêu quan trọng nhằm khai thác thông tin quan trắc toàn tỉnh Tiền Giang 2) Đánh giá CLN phương pháp dùng mơ hình nhận biết thuộc tính ARM theo thông số xác định mục tiêu 3) So sánh kết phương pháp ARM 15 thông số với phương pháp ARM 11 thông số so sánh với kết đánh giá chất lượng nước WQI 4) Phân tích ngun nhân gây nhiễm nguồn nước mặt khu vực quan trắc địa bàn tỉnh 5) Đánh giá công tác quản lý mơi trường địa bàn tỉnh 6) Phân tích ngun nhân đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước mặt địa bàn tỉnh Tiền Giang III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/08/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 8/12/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: - Cán hướng dẫn : PGS.TS Chế Đình Lý - Cán hướng dẫn : TS Lâm Văn Giang TP HCM, Ngày…….tháng… năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Chế Đình Lý CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS Lâm Văn Giang TS Lâm Văn Giang TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN PGS.TS Võ Lê Phú LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến hai Người Thầy hướng dẫn tơi – PGS.TS Chế Đình Lý TS Lâm văn Giang! Trong q trình thực luận văn, Thầy ln tận tâm hướng dẫn, hỗ trợ, động viên đóng góp ý kiến q báu để giúp tơi hồn thành nghiên cứu Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô Khoa Môi trường Tài Nguyên Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh suốt thời gian qua tận tình giảng dạy, cung cấp cho tơi kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trường Lời cảm ơn xin gửi đến Ủy ban nhân dân tỉnh Tiền Giang, Sở Tài nguyên Môi trường Tiền Giang, Cục Thống Kê, quý quan khác tỉnh Tiền Giang cung cấp thơng tin, số liệu, giúp tơi hồn thành luận văn này! Cảm ơn tập thể Trung tâm Quan trắc môi trường Tài nguyên Tiền Giang, đặc biệt tập thể Phòng Tư vấn dịch vụ - Quan trắc môi trường tạo điều kiện cho trình học tập! Cuối cùng, lời cảm ơn chân thành sâu sắc xin gửi đến bạn bè gia đình tơi, đặc biệt Cha mẹ đồng hành, làm điểm tựa tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập suốt trình thực luận văn này! TP.HCM, ngày tháng năm 2020 Thái Thị Ngọc Thảo i TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn “Đánh giá chất lượng nước mặt địa bàn tỉnh Tiền Giang mô hình nhận biết thuộc tính (ARM) phân tích đa biến” thực đáp ứng yêu cầu đào tạo chuyên ngành Quản lý Tài nguyên Môi trường Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Nội dung thực đề tài bao gồm: 1) Dùng kỹ thuật phân tích đa biến để xác định tiêu quan trọng nhằm khai thác thông tin quan trắc toàn tỉnh Tiền Giang; 2) Đánh giá CLN phương pháp dùng mơ hình nhận biết thuộc tính ARM theo thông số xác định mục tiêu 1; 3) Đánh giá mức độ tin cậy phương pháp ARM cách so sánh với kết đánh giá chất lượng nước WQI; 4) Phân tích nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt khu vực quan trắc địa bàn tỉnh; 5) Đánh giá công tác quản lý môi trường địa bàn tỉnh; 6) Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước mặt địa bàn tỉnh Tiền Giang Đề tài sử dụng phương pháp Mơ hình nhận biết thuộc tính, phân tích biến phương pháp đánh giá số WQI theo Tổng cục MT để giải mục tiêu đề Kết nghiên cứu đề tài khái quát sau: - Để đánh giá trạng diễn biến chất lượng nước, tác giả tính tốn bậc nhiễm theo phương pháp Mơ hình nhận biết thuộc tính cho 34 điểm quan trắc đại bàn tỉnh với 15 thông số ban đầu (ARM 15) 11 thông số sau sàng lọc biến (ARM 11) để tham gia tính tốn từ năm 2015 - 2018 Kết tính tốn cho thấy Khu vực sông Tiền Tuyến kênh tiếp giáp tỉnh Tiền Giang Long An có mức nhiễm bậc 1-CLN cịn tốt đáp ứng mục đích sinh hoạt; Khu vực vùng Đồng Tháp Mười Gị Cơng có mức nhiễm nhẹ (bậc 2), CLN thích hợp cho cấp nước sinh hoạt cần có biện pháp xử lý thích hợp; riêng khu vực vùng Đồng Tháp Mười khu vực vùng Gị Cơng có CLN thấp hơn, khu vực có bậc nhiễm trung bình rơi vào bậc 3, CLN thích hợp cho mục đích tưới tiêu - Đồng thời, để xem xét mức độ tin cậy sở áp dụng phương pháp ARM 11, tác giả tiến hành thử nghiệm nội dung: so sánh kết đánh giá ARM 11 Và ii ARM 15; so sánh ARM với phương pháp WQI Tổng Cuc Môi trường Kết kiểm định cho thấy:  Kết Mơ hình ARM 11 ARM 15 khơng có khác biệt đáng kể, chứng minh việc sử dụng phương pháp gộp nhóm biến số để làm giảm số lượng biến, cụ thể giảm thơng số hợp lý, góp phần giảm bớt kinh phí quan trắc mơi trường hàng năm địa bàn tỉnh  Phương pháp ARM WQI khơng có khác biệt đáng kể Phương pháp ARM có tính mềm dẻo WQI, tham số tham gia tính tốn khơng có giới hạn số lượng, áp dụng ARM nhiều trường hợp khác (đặc biệt thích hợp cho độ xác khu vực có thơng số ô nhiễm đặc trưng) - Đề tài phân tích ngun nhân nhiễm nguồn nước đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước mặt địa bàn bàn tỉnh iii ABSTRACT Thesis “Application of Attribute Recognition Model (ARM) and Multivariate Analysis to assessment of surface water quality in Tien Giang province” was implemented to meet the specialized training requirements of Natural Resources and Environment Management of The HCM University of Technology The content of the project include: 1) to Use Multivariate Analysis techniques to identify important parameters to exploit monitoring information in Tien Giang province; 2) to assess the surface water quality (SWQ) by using the Attribute Recognition Model (ARM) according to the parameters defined in objective 1; 3) to assess the reliability of the ARM method by comparing it with the water quality index method (WQI); 4) to Analyze the cause of surface water pollution in monitoring areas in the province; 5) Assessment of management work in the province; 6) to propose solutions to reduce surface water pollution in Tien Giang province The project has used Attribute recognition model (ARM), Multivariate Analysis and WQI water quality assessment method according to the General Department of Environment to solve the set goals The research results of the topic are summarized as follows: - To assess the current situation and changes in water quality, the author has calculated the pollution level by the method of Attribute recognition model for 34 monitoring points in the province with 15 initial parameters (ARM 15) and 11 parameters after screening variables (ARM 11) to participate in the calculation in the period 2015 2018 Calculation results show that the Tien River area and canal line adjacent to Tien Giang and Long An provinces have pollution levels in level 1-SWQ is still quite good and can meet the purpose of domestic water supply; In the sweet area between Dong Thap Muoi and Go Cong with average pollution level (level 2), SWQ is suitable for domestic water supply but requires appropriate treatment; Particularly, Dong Thap Muoi area and Go Cong area have lower SWQ, both areas have average pollution level falling to level 3, SWQ is only suitable for irrigation purposes iv - At the same time, to consider the reliability and the basis of applying the ARM 11 method, the author conducted two tests: comparing of caculation results of ARM 11 and ARM 15; Comparing ARM with WQI method of the General Department of Environment The testing results show that:  The results between the ARM 11 and ARM 15 models are not significantly different, show that using of the variables grouping method to reduce the number of variables, namely, reducing the four parameters is reasonable, to contribute reduction of annual environmental monitoring funding in the province  The ARM and WQI methods are not significantly different The ARM method is more flexible than WQI, where the parameters involved in the calculation not have a quantitative limit, so ARM can be applied in many different cases (especially more appropriate and accurate than for areas with typical pollution parameters) - The thesis has also analyzed the causes of water pollution and proposed solutions to reduce surface water pollution in the province v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Chế Đình Lý TS Lâm văn Giang Ngoại trừ nội dung trích dẫn, số liệu, kết trình bày luận văn hồn tồn xác, trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác trước Tơi xin lấy danh dự thân để đảm bảo cho lời cam đoan TP.HCM, ngày tháng năm 2020 Thái Thị Ngọc Thảo vi II.4 Giá trị COD nước mặt tỉnh Tiền Giang qua đợt quan trắc năm 20172018 Năm 2017 Vị trí QT NM1 NM2 NM3 NM4 NM5 NM6 NM7 NM8 NM9 NM10 NM11 NM12 NM13 NM14 NM15 NM16 NM17 NM18 NM19 NM20 NM21 NM22 NM23 NM24 NM25 NM26 NM27 NM28 NM29 NM30 NM31 NM32 NM33 NM34 Năm 2018 Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt 47 56 13 40 43 23 32 47 39 30 23 25 43 33 34 22 23 25 15 25 20 40 33 27 34 30 41 49 103 21 23 26 19 96 33 32 23 34 15 11 20 33 23 29 23 27 49 37 37 12 20 34 24 10 14 30 12 25 19 33 32 31 34 27 25 12 11 18 12 10 20 22 14 29 35 19 17 34 19 25 28 19 16 32 18 16 16 24 26 20 32 25 16 19 28 22 17 12 14 16 27 31 39 34 47 39 32 31 37 32 26 35 28 31 16 23 33 37 13 16 15 26 18 20 26 23 17