6. Ý nghĩa của luận văn
3.2.2. Thiết lập hàm số hồi quy dự đoán chỉ số WQI theo các thông số CLN
Dựa trên kết quả đánh giá độ nhạy để thiết lập mối liên hệ giữa chỉ số WQI và các thông số CLN, đề tài sử dụng phương pháp loại dần các thông nhằm tìm ra các biến là các thông số phù hợp, có ý nghĩa nhất để thiết lập hàm hồi quy dự đoán chỉ số WQI.
Các thông số được lựa chọn trong tính toán là các thông số có độ nhạy cao, ít ảnh hưởng tới kết quả mô phỏng. Và từ kết quả lựa chọn và tính toán, đề tài tiến hành thiết lập hàm số hồi quy dự đoán chỉ số WQI, theo các thông số CLN. Kết quả hồi quy cho các hàm số dự đoán chỉ số WQI, theo các thông số CLN như sau:
WQI(NO2)= 1.258*[COD]+0.056*[Cl-] 0.827*[NO3-] +0.031*[SO42-]+25.268*[NH4-] +1.076*[pH] +0.008*[TSS] +[Fe]*1.465+0.026*[độ cứng] (1)
Hình 3. 15. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (1)
WQI(Cl)=0.789*[pH]+0.035*[Độ cứng]+0.006*[TSS]+1.231*[COD]+NH4+]*29.743 + 0.929*[NO3-] +1.825 *[Fe]+0.023* [SO42-] (2)
Hình 3. 16. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (2)
WQI(pH)= 6.168+0.042*[Độ cứng] +0.005*[TSS] + [COD]*1.267 +30.696*[NH4+] +0.871*[NO3-]+1.953*[Fe] +0.019*[SO42-] (3)
Hình 3. 17. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (3)
WQI(SO4)= 6.131+0.042*[Độ cứng]+[TSS]*0.004 +[COD]*1.265 +32.212*[NH4+]
+0.865*[NO3-] +1.952*[Fe] (4)
Hình 3. 18. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (4)
WQI(TSS) =6.39+0.045*[Độ cứng] +1.194*[COD] + 34.066*[NH4+] +0.871* [NO3-]
Hình 3. 19. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (5)
WQI(độ cứng)= 10.45+1.141*[COD]+41.792*[NH4+] + 0.829*[NO3-]+2.783*[Fe] (6)
Hình 3. 20. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (6)
WQI(NH4) = 15.917+1.182*[COD]+0.765*[NO3-]+1.795*[Fe] (7)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 6 11 16 21 26 31 WQ I ố ẫu WQI TSS
Hình 3. 21. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (7)
WQI(NO3)= 17.061+1.38*[COD]+2.463*[Fe] (8)
Hình 3. 22. S t ơ qu ữa WQI tính toán và WQI mô phỏng theo hàm (8)
Để đánh giá hả năng dự đoán WQI của các hàm hồi quy, đề tài sử dụng kết quả tính toán WQI tính theo công thức trong phần phương pháp luận để đánh giá độ chính xác và sai số của các hàm hồi quy. Cách đánh giá độ chính xác và sai số vẫn dựa vào hệ số bất định R2, độ lệch BIAS, sai số gốc trung bình bình phương RMSE (root-mean-square error). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 6 11 16 21 26 31 WQ I ố ẫu WQI NH4+ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 6 11 16 21 26 31 WQ I ố ẫu WQI NO3-
Bảng 3. 4. s s
Thông số loại bỏ R2 RMSE BIAS
NO2- 0.999 0.596 0.582 NO2-, Cl- 0.993 1.780 1.652 NO2, Cl- , pH 0.992 0.768 0.599 NO2-, Cl-, pH, SO42- 0.989 0.878 0.696 NO2-, Cl-, pH, SO42-, TSS 0.988 0.941 0.757 NO2-, Cl-, pH, SO42-, TSS, TH 0.922 2.359 1.930 NO2-, Cl-, pH, SO42-, TSS, TH , NH4+ 0.773 4.037 3.284 NO2-, Cl-, pH, SO42-, TSS, TH , NH4+, NO3- 0.625 5.187 4.367
Kết hợp giữa đồ thị biểu diễn các hàm mô phỏng và bảng đánh giá sai số (Bảng3.4), ta có nhận xét rằng, khi sắp xếp các thông số theo độ nhạy giảm dần và loại dần theo thứ tự đó thì hệ số bất định R2 sẽ giảm theo đồng thời các chỉ số RMSE và BIAS cũng tăng theo quy luật giảm của R2, điều đó chúng tỏ số lượng các thông số càng giảm thì khả năng mô phỏng càng thấp ( hệ số bất định R2 giảm và sai số RMSE và BIAS tăng). Để đề xuất hàm số phù hợp với mục tiêu mô phỏng gần đúng với giá trị WQI thực tế, ta sẽ chọn hàm số có khoảng R2 nằm trong khoảng chấp nhận được (RMSE và BIAS không quá cao). Phân tích Đồ thị các hàm cho thấy, bắt đầu từ hàm số loại độ cứng (Hình 3.18), hàm số mô phỏng không còn mô phỏng chính xác các giá trị WQI thực tế nữa đồng thời R2 giảm giá trị đột ngột kéo theo các giá trị RMSE và BIAS cũng tăng cao. Vậy các hàm thích hợp có thể mô phỏng giá trị chỉ số chất lượng nước WQI cho khu vực Thị Xã Long Khánh được giới hạn trong Bảng 3.5.
Bảng 3. 5. Hàm s tính toán nhanh ch s ch t ợ ớc (WQI)
TT Hàm số Số các
thông số 1 WQI(NO2)= 1.258*[COD] +0.056*[Cl-] 0.827*[NO3-] +0.031*[SO42-]
+25.268*[NH4-] +1.076*[pH] +0.008*[TSS]+[Fe]*1.465+0.026*[độ cứng]
9
2 WQI(Cl)=0.789*[pH]+0.035*[Độ cứng]
+0.006*[TSS]+1.231*[COD]+[NH4+]*29.743+ 0.929*[NO3-] +1.825 *[Fe] +0.023* [SO42-]
8
3 WQI(pH)= 6.168+0.042*[Độ cứng] +0.005*[TSS] + [COD]*1.267 +30.696*[NH4+] +0.871*[NO32-]+1.953*[Fe] +0.019*[SO42-]
7
+32.212*[NH4+] +0.865*[NO3-] +1.952*[Fe] 5 WQI(TSS) =6.39+0.045*[Độ cứng] +1.194*[COD] + 34.066*[NH4+] +0.871* [NO3-] +1.982*[Fe] 5 Lợi ch inh tế ả 3 6 ả ị v tí t s m tr h ng số iá nghìn đ ng pH 30 Cl- 70 Nitrate 80 Nitrite 80 NH4+ 80 Chlorine 70 ắn ơ ửng 70 SO42- 70 Fe t ng Fe2O3) 70 COD (KMnO4) 80 ( u : tru t m qu trắ ỹ t u t m tr - ở uy v tr t Nai)
Năm phương trình ả 3 5 đều có hả năng mô phỏng giá trị chất lượng nước trên địa bàn Thị Xã Long Khánh. Tuy nhiên để ứng dụng hàm tính toán nhanh cho chỉ số chất lượng nước có hiệu quả nhất chúng ta phải xét đến vấn đề inh tế và thời gian mà hàm tính toán nhanh đem lại. Số lượng thông số càng nhỏ thì việc ph n tích các giá trị càng ít, tức là chúng ta hông cần thiết phải xác định nhiều các thông số hác ngoại trừ năm thông số chính sẽ quyết định đến chất lượng nước của hu vực nghiên cứu bao gồm: độ cứng, COD, NH4+, NO3- , Fe tổng để thành lập phương trình và ết quả vẫn đảm bảo mô tả há chính xác chất lượng nước hu vực. Thông qua nghiên cứu, sinh viên đề xuất phương trình tính toán chỉ số chất lượng nước trên địa bàn Thị Xã Long Khánh như sau:
WQI(TSS) = 6.39+0.045*[Độcứng]+1.194*[COD]+34.066*[NH4+]+0.871*[NO3-] +1.982*[Fe]
- Với số các thông số sử dụng là 5 thông số: độ cứng, COD, NH4+, NO3-, Fe - R2 = 0.99 , RMSE=0.94, BIAS = 0.76
- Giá trị inh tế là 310000 VNĐ, giá trị thực tại là 700000 VNĐ, tiết iệm khoàng 54% kinh phí quan trắc và giảm hơn ½ thời gian quan trắc.
ƢƠ 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận
Trong những năm gần đ y, tình trạng ô nhiễm nước mặt ngày càng gia tăng, xu hướng người dân và các doanh nghiệp chuyển sang sử dụng nguồn tài nguyên NDĐ là nguồn chính yếu phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp,... . Nguồn tài nguyên NDĐ trên địa bàn Thị Xã Long Khánh có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội của khu vực nói riêng và các vùng lân cận nói chung. Do vậy, việc quan trắc và giám sát thường xuyên và định kì chất lượng NDĐ trên địa bàn là việc làm cần thiết.
Hiện nay có hai phương pháp chính được sử dụng trong đánh giá chất lượng nước là phương pháp đơn yếu tố và phương pháp chỉ số CLN WQI.
Kết quả đánh giá CLN theo phương pháp đơn yếu tố cho thấy chất lượng NDĐ trên địa bàn Thị Xã Long Khánh há tốt, ô nhiễm chủ yếu là NH4+và COD. Khu vực ô nhiễm chủ yếu là hu vực xã Bảo Vinh (trạm quan trắc ĐN 44) cụ thể là hàm lượng COD cao từ 2mg/L đến 18 mg/L, vượt QCVN09:2008/BTNMT 4,5 lần. Hàm lượng NO3- có xu hướng ngày càng gia tăng theo thời gian quan trắc và vượt QCVN09:2008/BTNMT: NO3- há cao từ 1.45 mg/L đến 21,6 mg/L (vượt từ 1,25 đến 4,5 lần) do đ y là hu vực có 1 cụm hu công nghiệp đồng thời hoạt động chăn nuôi ở đ y diễn ra há phức tạp.
Việc đánh giá chất lượng nước theo phương pháp đơn yếu tố há phức tạp và rườm rà, ết quả ph n tích mang tính riêng lẻ mà hông phản ánh hết chất lượng nước cũng như diễn biến chất lượng nước tại hu vực nghiên cứu, đồng thời số liệu quan trắc có thể rời rạc và sai sót do điều iện của chúng ta hông cho phép chúng ta quan t m đúng mực tới nguồn tài nguyên nước dưới đất nếu chưa có vấn đề ô nhiễm xuất hiện. Mặt hác, hu vực nghiên cứu hông phải trung t m diễn ra các hoạt động inh tế - xã hội của tỉnh nên càng hông được chú trọng vấn đề quan trăc. Trong hi đó các chỉ số CLN WQI để đánh giá nguồn tài nguyên NDĐ đã được nghiên cứu và áp dụng nhiều trên thế giới nhất là các hu vực có nguồn tài nguyên
NDĐ dồi dào và han hiếm nước sạch. Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng chỉ số CLN trong đánh giá chất lượng nước dưới dất vẫn còn bị bõ ngõ chưa được quan t m, cụ thể là chỉ có những đề tài, công trình đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp đơn yếu tố hoặc chỉ đánh giá trữ lượng tài nguyên NDĐ bằng các mô hình dòng chảy ngầm mà chưa có bất ì nghiên cứu đánh giá chất lượng nước dưới đất bằng chỉ số WQI.
Việc đánh giá chất lượng nước WQI của đề tài cho thấy chất lượng nước trên địa bàn Thị Xã Long Khánh là rất tốt chỉ giao động trong hoảng dưới 50 ( ả 2 4). Tuy nhiên hông vì thế mà chủ quan vì diễn biến chất lượng nước có thể xấu rất nhanh do bị ảnh hưởng của các hoạt động nh n sinh diễn ra trên địa bàn nghieen cứu và các hu vực l n cận
Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn là đánh giá chất lượng nước dưới đất trên địa bàn Thị Xã Long Khánh và sử dụng phương pháp tương quan hồi quy tìm mối liên hệ giữa chỉ số chất lượng nước và các thông số tham gia tính toán chỉ số chất lượng nước để lựa chọn hàm số phù hợp nhất cho việc đánh giá nhanh chất lượng nước, tiết iệm nguồn inh phí để phục vụ các công trình hác trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên nước dưới đất nói chung và nguồn tài nguyên nước nói riêng.
Khi tính toán chỉ số chất lượng nước WQI sẽ phải cần nguồn thông số đầu vào nhiều, cụ thể trong đề tài sử dụng 10 thông số pH, độ cứng, TDS, Cl-, COD, NH4+, NO2-, NO3-, tổng sắt, SO42-. Việc ph n tích các chỉ tiêu này với tần xuất lớn dẫn đến tiêu tốn nhiều chi phí ph n tích. Vì vậy, việc nghiên cứu mối quan hệ giữa chỉ số chất lượng nước và các thông số đo đạc dựa trên số liệu thực tế sẽ cho phép tiết iệm chi phí hi đánh giá nhanh chỉ số chất lượng nước.
WQI(TSS) = 6.39+0.045*[Độ cứng]+1.194*[COD]+34.066*[NH4+]+0.871*[NO3-] +1.982*[Fe]
Kết quả đánh giá cho thấy hàm số trên có độ chính xác cao và thích hợp để dự đoán nhanh chỉ số WQI. Với năm thông số chính: Độ cứng, COD, NH4+, NO3-, tổng Fe hàm số cho ra kết quả tính toán gần đúng với chỉ số chất lượng nước WQI đồng thời cũng làm tối giản số thông số cần phân tích, rút ngắn thời gian và kinh phí
trong vấn đề quan trắc mà vẫn đem lại kết quả chính xác, phản ánh đúng thực tế hiện trạng môi trường trên địa bàn khu vực nghiên cứu.
4.2. Kiến nghị
Việc quản lý và iểm soát chất lượng nguồn tài nguyên NDĐ trên địa bàn Thị Xã Long Khánh là điều quan trọng. Do vậy, cần duy trì công tác quan trắc và đánh giá chất lượng nước định ì cũng như công tác công hai thông tin quan trắc chất lượng. Bên cạnh đó, cần thiết lập thêm các địa điểm quan trắc chất lượng nước tại nhiều hu vực hơn nữa để có cái nhìn chi tiết hơn về tình hình chất lượng nước cũng như có thể phục vụ cho công tác dự báo trong tương lai.
Đặc biệt, cần có có biện pháp quản lý và iểm soát chặt chẽ các các vấn đề g y ô nhiễm NDĐ. Cụ thể là iểm soát chất thải trong chăn nuôi, rà soát các giếng hoan hông đúng tiêu chuẩn và quy định, siết chặt quản lí đối với các doanh nghiệp muốn hai thác nguồn NDĐ để phục vụ cho mục đích sinh hoạt - sản xuất.
Phương pháp đánh giá nhanh bằng chỉ số CLN WQI có thể được sử dụng trong các chương trình quan trắc và đánh giá chất lượng nước trên địa bàn Thị Xã Long Khánh và triển hai cho các hu vực hác, đặc biệt là các hu vực có tiềm năng về các hoạt động inh tế- xã hội.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt
[1] Bộ tài nguyên và môi trường. Quy t định về vi c ban hành sổ t y ớng dẫn
tính toán ch s ch t ợ ớc theo 879 Q -TCMT
[2] Hồ Minh Sánh, Giới thi u phân tích dữ li u trong nghiên cứu đị ợng. [3] Huỳnh Văn Hiệp và Trần Văn Tỷ, (2012). t uy ớ ới
đ t t nh Trà Vinh sử d ng mô hình MOFLOW, Tạp chí Khoa học.
[4] Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13
[5] Phạm Thị Thêm,( 2013), Ứng D ơ Qu H i Quy Tuy n Tính L a
Chọn Hàm S Tích Hợ Ướ ợng Nhanh Ch S Ô Nhiễm Tổng Hợp u V ng Nai
[6] Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Đồng Nai phối hợp với Liên Đoàn quy hoạch và điều tra Tài Nguyên Nước Miền Nam, (2012-1013). ều tr đ
sơ t uy đ t ớ ớ tr địa bàn thị xã Long Khánh do th c hi n.
[7] Sở Khoa Học và Công Nghệ tỉnh Đồng Nai phối hợp với Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Đồng Nai, (2013). D án nghiên cứu xây d ng mạ ới quan
trắ đ t ớ ớ đ t t ng Nai
Tài liệu tham khảo tiếng Anh
[8] A. Dadolahi-Sohrab.,(2009), Fadaei-nasab Water quality index as a simple indicator of watersheds pollution in southwestern part of Iran. Water and
Environment Journal,.
[9] Abessi, M.S.O.,( 2010), Development of groundwater quality index.
[10] Ahmed Said.,(2011), and Gerald Sehlke, Water Quality Relationships and Evaluation Using a New Water Quality Index.
[11] Ecjhao C., (2009), Assessment of Water Quality Index for the Groundwater
in Tumkur Taluk, Karnataka State, India E-Journal of Chemistry.
[12] F.J.Manly, B.,(2013), statistics for enviromental science and management [13] G. Srinivas Rao , G.N., (2009), Assessment of Groundwater quality using
[14] Ketata-Rokbani M, Bouhlila R., (2011.), Use of geograph-ical information system and Water Quality Index to assess groundwater quality in El Khairat Aqu f r E fi u s ) Ir . Energy Environ
[15] Kunwar P. Singh, Amrita Malik , Gunja Jain,. (2009) Art fi ur network modeling of the river water quality—A case study. Ecological
Modelling
[16] Paul Mac Berthouex, L.C.B.( 2002), Statistics for Environmental Engineers. [17] Srinivasamoorthy, Srinivasamoorthy K, Chidambaram M, Prasanna MV,
Vasanthavigar M, John Peter A, Anandhan P ., (2008) I t fi t f m j r
sources controlling groundwater chemistry from a hard rock terrain—a case study from Mettur taluk, Salem district, Tamilnadu, India. Earth Syst Sci
117(1):49–58, 2008.
[18] Tiwari, M.(1985), A preliminary assignment of water quality index to major Indian rivers. Indian Journal of Environmental Protection
[19] Lyle. S, Raymond JR.,(1988), What is groundwater
[20] WHO,( 2004)Guidelines for drinking water quality: training pack.WHO, Geneva, switzerland
Trang Web tham khảo
[21] www.longkhanh-dongnai.gov.vn [22] sct.dongnai.gov.vn