PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤTLƯỢNG NƯỚC (WQI)

Trang chủ » Tính Wqi » PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤTLƯỢNG NƯỚC (WQI)

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (79 trang)
  1. Trang chủ
    2. >>
  2. Khoa Học Tự Nhiên
    3. >>
  3. Môi trường
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤTLƯỢNG NƯỚC (WQI)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.15 MB, 79 trang )

0TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNGTRUNG TÂM QUAN TR ẮC MÔI TRƯỜNG o0o PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤTLƯỢNG NƯỚC (WQI)Hà Nội, 20101MỤC LỤCMỤC LỤC 1MỞ ĐẦU 3I. TỔNG QUAN VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI) 41.1 Tổng quan về chỉ số môi trường 41.2 Tổng quan về WQI 51.2.1 Giới thiệu chung về WQI 51.2.2 Quy trình xây d ựng WQI 5II. KINH NGHIỆM XÂY DỰNG WQI CỦA MỘT SỐ QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI 102.1 Mô hình WQI áp d ụng tại bang Origon – Hoa Kỳ 102.1.1. Lựa chọn các thông số 102.1.2. Phương pháp chuy ển đổi biến số: 112.1.3. Trọng số: 15Mô hình WQI hiện tại đang áp dụng sử dụng phương pháp trọng số cân bằng 152.1.4. Tính toán WQI cu ối cùng từ các chỉ số phụ 152.2 Mô hình WQI áp dụng ở bang Floria 162.2.1. Lựa chọn thông số 162.2.2. Tính toán chỉ số phụ 172.2.3. Trọng số: 192.2.4. Tính toán chỉ số cuối cùng 192.3 Các mô hình WQI áp d ụng tại Canada 202.3.1. Phương pháp đưa ra b ởi trung tâm St Laurent 202.3.2. Phương pháp c ủa QUEBEC 202.3.3. Phương pháp British Columbia 212.3.4. Phương pháp Manitoba 212.3.5. Phương pháp Ontario 212.3.6. Chi tiết phương pháp tính toán WQI áp d ụng tại Alberta (phát triển từ WQI– CCME) 21III. TÌNH HÌNH NGHIÊN C ỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VỀ XÂY DỰNG WQIỞ VIỆT NAM 233.1 Mô hình WQI đưa ra bởi TS Tôn Thất Lãng áp dụng cho sông Đồng Nai 243.1.1. Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi 243.1.2. Tính toán chỉ số phụ: phương pháp delphi và phương pháp đư ờng cong tỉ lệ 243.1.3. Trọng số 243.1.4. Tính toán chỉ số cuối cùng 253.2 Mô hình WQI đưa ra bởi TS Phạm Thị Minh Hạnh 253.2.1. Lựa chọn thông số 2623.2.2. Chuyển các thông số về cùng một thang đo 273.2.3. Trọng số 34Không sử dụng trọng số 343.2.4. Tính chỉ số cuối cùng 353.3 Mô hình WQI đưa ra bởi Ủy ban sông Mekong 363.4 Mô hình WQI đưa ra bởi PGS.TS Lê Trình 373.4.1 Phương pháp l ập và tính toán WQI 383.4.2 Phương pháp ph ân loại và phân vùng chất lượng nước dựa theo WQI 40IV. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH WQI CHO M ẠNG LƯỚI QUAN TRẮC NƯỚC QUỐCGIA 404.1 Lựa chọn thông số Error! Bookmark not defined.4.2 Tính toán chỉ số phụ (WQI phụ) Error! Bookmark not defined.4.3 Trọng số Error! Bookmark not defined.4.4 Tính toán chỉ số cuối cùng Error! Bookmark not defined.V. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC LVS CẦU VÀ NHUỆ ĐÁY THÔNG QUAWQI 405. 1 Áp dụng WQI cho số liệu quan trắc cho hệ thống LVS Cầu 455.1.1 Tổng quan về hệ thống LVS Cầu 455.1.2 Áp dụng thử nghiệm WQI để đánh giá chất lượng nước LVS Cầu 475.1.3 Một số kết quả tính toán WQI khác đ ối với LVS Cầu 535.2 Áp dụng thử nghiệm WQI để đánh giá chất lượng nước LVS Nhuệ Đáy 575.2.1 Mạng lưới quan trắc LVS Nhuệ Đáy 575.2.2 Chất lượng nước LVS Nhuệ Đáy thông qua từng thông số 595.1.3 Một số kết quả tính toán WQI khác đ ối với LVS Nhuệ Đáy 64VI. KẾT LUẬN 68TÀI LIỆU THAM KHẢO 773MỞ ĐẦUViệt Nam có mạng lưới sông ngòi khá dày, tuy nhiên quá trình phát tri ển kinh tếxã hội nhanh đã dẫn đến nhiều lưu vực sông bị ô nhiễm nặng. Bảo vệ môi trường cáclưu vực sông đang là yêu cầu bức thiết và đang được quan tâm . Để có nguồn thông tinphục vụ tốt công tác bảo vệ môi trường các lưu vực sông, mạng lưới quan trắc nướctrên toàn quốc đang hình thành và ngày càng m ở rộng.Số liệu quan trắc nước từ các chương trình quan trắc thường được sử dụng trongcác báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông. Các thông s ố trong môi trườngnước được phân tích đánh giá và đưa ra các nh ận định về hiện trạng và diễn biến củachất lượng nước.Ngoài các phân tích đánh giá cho t ừng thông số, các bộ chỉ thị môi trường quốcgia cũng đã được xây dựng. Bộ chỉ thị môi trường nước mặt lục địa đã có quy định chitiết và đang được áp dụng cho cấp độ địa phương cũng như quốc gia.Chỉ số môi trường là cách sử dụng số liệu tổng hợp hơn so với đánh giá từngthông số hay sử dụng các chỉ thị. Rất nhiều các quốc gia trên thế giới đã triển khai ápdụng các mô hình chỉ số chất lượng nước (WQI) với nhiều mục đích khác nhau. Từnhiều giá trị của các thông số khác nhau, bằng các cánh tính toán phù h ợp, ta thu đượcmột chỉ số duy nhất, giá trị của chỉ số này phản ánh một cách tổng quát nhất về chấtlượng nước. Chỉ số chất lượng nước (WQI) với ưu điểm là đơn giản, dễ hiểu, có tínhkhái quát cao có thể được sử dụng cho mục đích đánh giá diễn biến chất lượng nướctheo không gian và thời gian, là nguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng, cho nhữngnhà quản lý không phải chuyên gia về môi trường nước.Tài liệu này sẽ phân tích kinh nghi ệm các mô hình WQI đã được các quốc gia/địaphương/nhà khoa h ọc đề xuất trên thế giới cũng như Việt Nam, trong đó nhi ều môhình đã áp dụng vào thực tế. Từ đó đề xuất mô hình WQI phù h ợp cho mạng lướiquan trắc môi trường quốc gia. Mô hình này c ũng được thử nghiệm đối với lưu vực hệthống sông Cầu và Nhuệ Đáy.4Chương I. TỔNG QUAN VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI)1.1 Tổng quan về chỉ số môi trườngMô hình tháp dữ liệu thể hiện mối quan hệ giữa các mức độ sử dụng dữ liệu từchi tiết đến tổng hợp.- Dữ liệu thô: Là các thông tin v ề môi trường thu được mà chưa qua phân tíchđánh giá.- Dữ liệu đã được xử lý: Là các thông tin, s ố liệu đã được tổng hợp, phân tích,đánh giá từ số liệu thô thu được từ điều tra, khảo sát, quan trắc.- Chỉ thị môi trường: Chỉ thị môi trường là thước đo tổng hợp, cô đọng các thôngtin môi trường để đánh giá tình trạng môi trường.- Chỉ số môi trường: là một tập hợp của các tham số hay chỉ thị được tích hợphay nhân với trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúngđược tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượngnào đó. Chỉ số môi trường truyền đạt các thông điệp đơn giản và rõ ràng về mộtvấn đề môi trường cho người ra quyết định không phải là chuyên gia và chocông chúng.Mục đích của chỉ số môi trường:- Phản ánh hiện trạng và diễn biến của chất lượng môi trường, đảm bảo tính phòngngừa của công tác bảo vệ môi trường- Cung cấp thông tin cho những người những người quản lý, các nhà hoạch định chínhsách cân nhắc về các vấn đề môi trường và phát triển kinh tế xã hội để đảm bảo pháttriển bền vững- Thu gọn kích thước, đơn giản hóa thông tin để dễ dàng quản lý, sử dụng và tạo ratính hiệu quả của thông tin.- Thông tin cho cộng đồng về chất lượng môi trường, nâng cao nhận thức bảo vệ môitrường cho cộng đồng.51.2 Tổng quan về WQI1.2.1 Giới thiệu chung về WQIChỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI) là một chỉ số tổ hợp đượctính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toán học.WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một thangđiểm.Việc sử dụng sinh vật trong nước làm chỉ thị cho mức độ sạch ở Đức từ năm1850 được coi là nghiên cứu đầu tiên về WQI.Chỉ số Horton (1965) là chỉ số WQI đầu tiên được xây dựng trên thang số.Hiện nay có rất nhiều quốc gia/địa phương xây dựng và áp dụng chỉ số WQI.Thông qua một mô hình tính toán, t ừ các thông số khác nhau ta thu đư ợc một chỉ sốduy nhất. Sau đó chất lượng nước có thể được so sánh với nhau thông qua ch ỉ số đó.Đây là phương pháp đơn gi ản so với việc phân tích một loạt các thông sốCác ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm: Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở choviệc ra các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên. Phân vùng chất lượng nước Thực thi tiêu chuẩn: WQI có thể đánh giá được mức độ đáp ứng/khôngđáp ứng của chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành Phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và th ời gian. Công bố thông tin cho cộng đồng Nghiên cứu khoa học: các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nướcthường không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có th ể sử dụng cho cácnghiên cứu vĩ mô khác như đánh giá tác đ ộng của quá trình đô thị hóa đếnchất lượng nước khu vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải,…1.2.2 Quy trình xây d ựng WQIHầu hết các mô hình chỉ số chất lượng nước hiện nay đều được xây dựng thôngqua quy trình 4 bước như sau:Bước 1: Lựa chọn thông sốCó rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lượng nước, sự lựa chọn các thông sốkhác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nước và mục tiêu6của WQI. Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể được phân loại như sau: Chỉ số chấtlượng nước thông thường, chỉ số chất lượng nước cho mục đích sử dụng đặc biệt.Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp delphi ho ặc phân tích nhân tốquan trọng. Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì sựthay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng. Các thôngsố nên được lựa chọn theo 5 chỉ thị sau: Hàm lượng Oxy: DO Phú dưỡng: N-NH4, N-NO3, Tổng N, P-PO4, Tổng P, BOD5, COD, TOC Các khía cạnh sức khỏe: Tổng Coliform, Fecal Coliform, Dư lư ợng thuốcbảo vệ thực vật, các kim loại nặng Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, Màu sắc Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSSHình dưới đây chỉ ra số lượng các thông số được sử dụng trong các mô hìnhWQI khác nhau:Hình 1: Số lượng các biến được sử dụng trong các báo cáo WQI (Couillardand Lefebvre (1985) and Wepener et al (2006))(nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluationin Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh)7Tần suất sử dụng các thông số được chỉ ra trong hình dưới đây:Hình 2: Tần suất sử dụng các thông số trong các mô hình WQI(nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluationin Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh)Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo (tính toán ch ỉ sốphụ)Các thông số thường có đơn vị khác nhau và có các kho ảng giá trị khác nhau, vìvậy để tập hợp được các thông số vào chỉ số WQI ta phải chuyển các thông số về cùngmột thang đo. Bước này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số. Chỉ số phụ có thểđược tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn. Có nhiều thangđo có thể sử dụng: -100 to 100 (Stoner, 1978) -50 to 100 (Béronet al, 1979) 0 to 1 (Swamee and Tyagi, 2000) 0 to 10 (Cooper et al, 1994) 0 to 14 (Prati et al, 1971)8 0 to 16 (Sargaonkar and Deshpande, 2003) 0 to 25 (Gray, 1996) 0 to 100 (Brown et al, 1973; Shyue et al, 1996; Liou et al, 2004; Sedeño -Díaz and López-López, 2007; Simões et al, 2008) to 10 (Melloul and Collins, 1998) 10 to 100 (Dunnette, 1979)Có rất nhiều phương pháp chuy ển đổi thông số nhưng phương pháp đư ờng congtỉ lệ (rating curve) được sử dụng rộng rãi nhất.Bước 3 : Trọng sốTrọng số được đưa ra khi ta cho r ằng các thông số có tầm quan trọng khác nhauđối với chất lượng nước. Trọng số có thể xác định bằng phương pháp delphi, phươngpháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng của cácthông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu chuẩn hiệnhành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phương pháp th ốngkê…Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết. Mỗi lưu vực khác nhaucó các đặc điểm khác nhau và có các tr ọng số khác nhau, vì vậy WQI của các lưu vựckhác nhau không thể so sánh với nhau.Bước 4 : Tính toán chỉ số WQI cuối cùngCác phương pháp thư ờng được sử dụng để tính toán WQI cuối cùng từ các chỉsố phụ: trung bình cộng, trung bình nhân ho ặc giá trị lớn nhất.STTPhương phápCông thứcNghiên cứu sử dụng1Trung bình cộng khôngtrọng sốPrati et al., 1971;Sargaonkar and Deshpande,2003; Frumin et al., 19972Trung bình cộng cótrọng sốBrown et al., 1970, Prati etal., 19713Trung bình nhân khôngtrọng sốBhargava, 198394Trung bình nhân cótrọng sốBrown et al, 1972 Couillardand Lefebvre, 19855Tổng không trọng sốdạng SolwayWepener et al., 20066Tổng có trọng số dạngSolwayTyson and House, 1989;Gray, 1996; Bordalo, 20067Trung bình bìnhphương điều hòa khôngtrọng sốDojlido et al., 1994; Cude,20018Giá trị nhỏ nhấtI = Min(q1,q2, qn)Smith, 19909Giá trị lớn nhấtI = Max(q1,q2, qn)Couillard and Lefebvre,1985(nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluationin Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh)Một số bất cập khi tính toán chỉ số WQI cuối cùng : Tính che khuất : Một chỉ số phụ thể hiện chất lượng nước xấu nhưng cóthể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lượng tốt Tính mơ hồ : Điều này xảy ra khi chất lượng nước chấp nhận được nhưngchỉ số WQI lại thể hiện ngược lại Tính không mềm dẻo : Khi một thông số có thể bổ xung vào việc đánh giáchất lượng nước nhưng lại không được tính vào WQI do phương pháp đ ãđược cố định.Swamee and Tyagi đ ã đề xuất một công thức có thể khắc phục các bất cập trên :knikiqnI1/11Trong đó :I : Chỉ số cuối cùng10n : số lượng thông sốqi: Chỉ số phụk là hằng số và được tính như sau: 1log/12 nkLiou et al. (2004) cũng đề xuất dùng một công thức kết hợp cả trung bình cộngvà trung bình nhân.3/1112131 kkjjjiiitoxpHtemqwqwqCCCITrong đó :Ctem. CpH, Ctox: Chỉ số phụ tương đương ứng với nhiệt độ, pH và các chất độchạiqi: Chỉ số phụ của nhóm các thông s ố DO, BOD5, N-NH3qj: Chỉ số phụ ywngs với nhóm thông số độ đục, TSSqk: Chỉ số phụ của nhóm vi sinh vật bao gồm Fecal coliformChương II. KINH NGHI ỆM XÂY DỰNG WQI CỦA MỘT SỐ QUỐC GIA TRÊN TH ẾGIỚICó rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiềucác nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI.Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo phươngpháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation -NSF) – sau đâygọi tắt là WQI-NSFCanada: Phương pháp do Cơ quan B ảo vệ môi trường Canada (The CanadianCouncil of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây d ựngChâu Âu: Các quốc gia ở châu Âu chủ yếu được xây dựng phát triển từ WQI –NSF (của Hoa Kỳ), tuy nhiên mỗi Quốc gia – địa phương lựa chọn các thông số vàphương pháp tính ch ỉ số phụ riêngCác quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI – NSF, nhưng mỗi quốc gia cóthể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng2.1 Mô hình WQI áp d ụng tại bang Origon – Hoa Kỳ2.1.1. Lựa chọn các thông s ố11 WQI là một con số đại diện cho chất lượng nước tính toán từ 8 thông số: Nhiệtđộ, DO, BOD, pH, Tổng N (ammonia+nitrate nitrogen), T ổng P, Tổng rắn (Totalsolids), fecal coliform. OWQI đư ợc đưa ra từ năm 1970 và liên t ục được cải tiến.Giới hạn áp dụng: WQI là một chỉ số tổng hợp được sử dụng để đánh giá chấtlượng nước cho các mục đích thông thường (câu cá, bơi…). Nó th ể xác định chấtlượng nước cho các mục đích đặc biệt, WQI cũng không thể ước tính được hết tất cảcác tác động có hại đến sức khỏe. OWQI được xây dựng cho các lưu vực thuộc bangOregon, việc áp dụng cho các nơi khác c ần có cân nhắc và điều chỉnh phù hợp.2.1.2. Phương pháp chuy ển đổi biến số :WQI đầu tiên được xây dựng khi National Sanitation Foundation’s Water QualityIndex được thành lập. Các chỉ số WQI này (chỉ số WQI ban đầu và chỉ số WQI đượcsử dụng hiện tại) đều sử dụng phương pháp tiếp cận Delphi.Việc lựa chọn biến số sử dụng phương pháp DELPHI và t ập hợp lại bằng phươngpháp chuyên gia. Chuy ển đổi các biến số bằng cách logarit hóa để tính các chỉ số phụ.Trong quá trình xây d ựng chỉ số WQI ban đầu, một nhóm các chuyên gia đ ã được tậphợp và sử dụng phương pháp Delphi đ ể xác định các biến số và trọng số của mỗi biến.Việc loại bỏ các tỉ lệ bằng phương pháp Redudancy and impai rment categories của 6thông số (DO, BOD, pH, tổng rắn, amoni+nitrat, fecak coliform). Các thông s ố đượcphân loại thành các nhóm nhân t ố khác nhau: tiêu thụ oxy, phú dưỡng, thông số vật lý,các chất hòa tan và yếu tố ảnh hưởng đến sức khẻSự tiêu thụ Oxy. Với nhiều biến thì sự thay đổi nhỏ trong một biến không thểphản ánh rõ nét trong ch ỉ số WQI cuối cùng.Chỉ số WQI phụ được tính toán từ giá trị các thông số thông qua một đường phituyến xây dựng trước. WQI hiện nay cũng được bổ xung thêm 2 thông s ố là tổng P vànhiệt độ dựa trên những nghiên cứu về điều kiện của các lưu vực tai Oregon. Mỗi mộtchỉ số phụ có giá trị từ 10 đến 100.Oxy hòa tan (DO)WQI ban đầu chỉ được tính dựa trên độ bão hòa với các điều kiện nhiệt độ khácnhau. DO là chỉ số quan trọng cho Cá hồi, tôm Chỉ số phụ DO được xây dựng dựatrên tác động đến các loài thủy sinh. Cách tính chỉ số phụ DO như sau:- Nồng độ DO bão hòa (DO saturation hay DOs) ≤ 100% hoặc Nồng độ DOc ≤3.3 mg/l SIDO = 10- 3.3 mg/l < DOc ≤ 10.5 mg/l SIDO=-80.29+31.88*DOc-1.401*DOc212- 10.5 mg/l < DOc SIDO = 100- 100% < DOs ≤ 275% SIDO=100*exp((DOs - 100)*1.179E-2)- 275% < Dos SIDO = 100Nhu cầu Oxy sinh học (BOD)BOD thể hiện tổng mức tiêu thụ oxy do các sinh vật thủy sinh. Phương pháp tínhchỉ số phụ BOD như sau:BOD ≤ 8 mg/l: SIBOD = 100*exp(BOD*-0.1993)8 mg/l < BOD SIBOD = 1013Amonia + nitrate nitrogen NQuá trình Nitrat hóa di ễn ra trong một số dòng chảy thuộc bang Oregon và quátrình này cũng có thể tiêu thụ oxy. Chỉ số phụ Nitơ được tính dựa trên tổng của amonivà nitrat, tuy nhiên trong cơ s ở dữ liệu vẫn cần lưu riêng amoni và nitrat đ ể có thểphân tích về mức độ đóng góp của amoni và nitrat đối với chỉ số phụ Nitơ. Phươngpháp tính toán chỉ số phụ Nito nêu ở phần dưới.Phú dưỡngSự gia tăng nồng độ các hợp chất nitơ và photpho dễ tiêu trong nước tạo ra nhữngđiều kiện thuận lợi cho tảo phát triển. Phú dưỡng có thể ảnh hưởng rất lớn đến chấtlượng môi trường nước và đời sống của các loài thủy sinh.Amonia + nitrate nitrogen NAmonia và nitrat vừa có tác động đến nồng độ oxy hòa tan vừa có ảnh hưởng chủyếu đến phú dưỡng. Phương pháp tính ch ỉ số phụ Nitơ như sau:N ≤ 3 mg/l SIN = 100*exp(N* -0.4605)3 mg/l < N SIN =1014Tổng photphat PP ≤ 0.25 mg/l SIP = 100 – 299.5*P – 0.1384*P20.25 mg/l ≤ P SIP = 10Các chất hòa tana. pHCông thức tính chỉ số phụ pH như sau:- pH < 4 SIpH = 10- 4 ≤ pH < 7 SIpH = 2.628*exp(pH*0.52)- 7 ≤ pH ≤ 8 SIpH = 100- 8 <pH ≤ 11 SIpH =100*exp((pH-8)*-0.5188)- 11 < pH SIpH =10b. Tổng rắn TSCông thức tính phụ thuộc vào các lưu vực khác nhau…Nhân tố vật lý - Nhiệt độ T15T ≤ 11oC SIT = 10011oC ≤ 29 oC SIT = 76.54 + 4.172*T – 0.1623.T2– 2.0557*10-3*T3.29 oC ≤ T SIT = 10Yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe - Fecal Coliform FCFC ≤ 50 #/100 ml SLFC = 9850 #/100ml < FC ≤ 1600 #/100ml SLFC = 98*exp((FC-50)* -9.9178E-4)1600 #/100ml < FC SLFC = 102.1.3. Trọng số:Mô hình WQI hiện tại đang áp dụng sử dụng phương pháp trọng số cân bằng2.1.4. Tính toán WQI cu ối cùng từ các chỉ số phụWQI ban đầu được tính bằng trung bình số học có trọng số của các chỉ số phụthành phần:16niiiWSIWQI1Trong đó SIi là chỉ số phụ đối với thông số i, Wi là trọng số tương ứng.NSF AQI là trung bình theo không gian (geometic mean) có tr ọng số của cácchỉ số phụ thành phần:iniiWSIWQI1WQI được sử dụng tại hiện tại ở Oregon sử dụng hàm bình phương điều hòakhông trọng số theo công thức sau:niiSInWQI121Trong đó:WQI: chỉ số cuối cùngn là số lượng các chỉ số WQI thành phần.SLi: Chỉ số phụSau khi WQI cuối cùng được xác định, chất lượng nước được đánh gia theo cácthang như sau:10 – 59 rất xấu60 – 79 Xấu80 – 84 Trung bình85 – 89 Tốt90 – 100 Rất tốt2.2 Mô hình WQI áp d ụng ở bang Floria2.2.1. Lựa chọn thông sốCác nhóm thông số để tính toán WQI- Độ trong của nước: độ đục, tổng rắn lơ lửng17- Hàm lượng oxy: DO- Như cầu oxy (phú dưỡng): COD, BOD, TOC- Các chất dinh dưỡng: Tổng N, nitrat, Tổng P- Vi khẩn: Tổng Coliform và Fecal Coliform2.2.2. Tính toán ch ỉ số phụChỉ số phụ được tính toán từ giá trị thông số bằng phương pháp đư ờng cong tỉ lệ(rating curve), đường cong này được xây dựng từ các tiêu chuẩn về nước mặt và cácnghiêm cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước.Thông sốChất lượng tốtChất lượng kémWQIĐơnvị102030405060708090Chỉ thị: Chất rắn lơ lửngĐộ đụcJTU1.5344.55.28.812.216.521TSSmg/l2345.56.59.512.51826.5Chỉ thị: Hàm lượng oxyDOmg/l87.36.76.35.85.34.843.1Chị thị: Nhu cầu oxyBODmg/l0.811.11.31.51.92.335.1CODmg/l16243238465872102146TOCmg/l579.5121417.52127.537Chị thị: Chất dinh dưỡngTổng Nmg/l0.550.750.911.21.41.622.7N-NO3mg/l0.010.030.050.070.10.140.20.320.64Tổng Pmg/l0.020.030.050.070.090.160.240.460.8918Chị thị: Vi sinh vậtTổngColiformMPN/100ml1001502504256001100160037007600FecalColifoemMPN/100ml1030355575135190470960Ghi chú: *: đơn vị trong tài liệu gốc; *=MPN/100ml (ngư ời dịch)Các đường cong tỉ lệ được thể hiện cụ thể trong các hình dưới đây:192.2.3. Trọng số:Không sử dụng trọng số2.2.4. Tính toán ch ỉ số cuối cùngSử dụng công thức trung bình cộng không trọng số:niiqnI11Trong đó:I : Chỉ số cuối cùng20n: số lượng thông sốqi: chỉ số phụThang điểm WQI:- Tốt: 0 – 44- Trung bình: 45 – 59- Kém: 60 – 992.3 Các mô hình WQI áp d ụng tại CanadaBộ Môi trường Canada đưa ra m ột mô hình WQI (WQI – CCME), mô hình đóđược sử dụng ở nhiều bang tại Canada2.3.1. Phương pháp đưa ra b ởi trung tâm St LaurentTrung tâm St Laurent (CSL) là m ột trung tâm chịu trách nhiệm báo cáo chấtlượng nước của sông St. Lawrence. Ch ỉ số WQI được CSL đưa ra như sau:nFAWQIiiTrong đó Ai là giá tr ị trung bình mức độ vượt độ vượt quá mức hướng dẫn củacác biến. Khi giá trị của thông số vượt quá mức hướng dẫn đối với thông số đó tỉ lệ“giá trị thông số/mức hướng dẫn” được tính toán. Ai là trung bình c ủa các giá trị đó.Fi là tần số của giá trị vượt quá mức hướng dẫn so với tổng số giá trị thu đượccủa biến đó ( Fi = Faccced/Ftotal)CSL tính toán các ch ỉ số chất lượng nước khác nhau cho các m ục đích sử dụngkhác nhau như: b ảo vệ các loài thủy sinh, dùng làm nư ớc sinh hoạt, môi trường nướcmặn…2.3.2. Phương pháp của QUEBECPhương pháp này dựa trên cách tiếp cận của New Zealand. WQI là giá tr ị nhỏnhất của các giá trị WQI phụ. Mỗi chỉ số phụ được tính toán từ một thông số quan trắcmôi trường nước.WQI = min(Isub1, Isub2,…,Isubn)Phương pháp tính toán các ch ỉ số phụ khác các phương pháp áp d ụng tạiCanada đó là phương pháp này s ử dụng đường cong Delphi. Đư ờng cong Delphi xây21dựng bằng phương pháp chuyên gia v ề mức độ quan trọng của các thông số trong môitrường nước. Họ sử dụng một đường phi tuyến (dựa trên ý kiến tổng hợp các chuyêngia) để xác định mức WQI phụ dựa trên giá trị các thông số. Chỉ số Quebec là giá trịxấu nhất của các giá trị WQI phụ.2.3.3. Phương pháp British ColumbiaWQI = (F12+F22+F32)½F1 là phần trăm các mẫu vượt quá mức hướng dẫnF2 là phần trăm các thông s ố có một hoặc nhiều hơn 1 mẫu vượt quá mứchướng dẫnF3 là giá trị cao nhất của mẫu vượt quá mức hướng dẫnTrong 3 thành phần F1, F2, F3 thì có 2 thành ph ần giống với các phương pháptính WQI khác: F2 giống với chỉ số của bang Alberta, F3 tương t ự chỉ số của trung tâmSt Laurent, còn thành ph ần F1 thì không giống bất kỳ phương pháp nào khác. Các m ứcWQI khác nhau phù h ợp với các mục đích sử dụng khác nhau.2.3.4. Phương pháp ManitobaBang Manitoba s ử dụng phương pháp đ ã áp dụng tại bang British Columbia màcó bất kỳ thay đổi nào, với số liệu trong 4 năm tại 8 vùng khác nhau thu ộc Manitoba,bang Manitoba đã kết luận phương pháp Bitish Columbia hoàn toàn có th ể áp dụngphù hợp cho Manitoba.2.3.5. Phương pháp OntarioBang Ontario sử dụng phương đã áp dụng tại British Columbia nhưng s ửa đổigiá trị F3 là giá trị trung bình chứ không phải giá trị cao nhất. Họ đưa ra đánh giá vềmột số vấn đề xảy ra đối với phương pháp British Columbia khi m ột số giá quá lớn sovới mục tiêu chất lượng.Các thông số môi trường sử dụng để tính toán WQI bao g ồm: Clorua, FecalColiform, đồng, sắt, chì, kẽm, magan, natri, tổng N, tổng P, DO, sunfat, pH, t ổng rắn.2.3.6. Chi ti ết phương pháp tính toán WQI áp d ụng tại Alberta (phát tri ển từ WQI– CCME)Lựa chọn thông số: Các thông số dùng để tính toán WQI là h ầu hết các thôngsố có trong chương tr ình quan trắc tại AlbertaMetals & Ions22AluminumCopperMolybdenumVanadiumArsenicIronNickelZincBerylliumLeadSeleniumCyanideBoronLithiumSilverFluorideCadmiumManganeseThalliumCobaltMercuryUraniumPesticides2,4-DPicloramBromoxynilChlorpyrifosMCPPDicambaCyanazineImazamethabenzMCPATriallateMalathionDiuronDiazinonAtrazineMethoxychlorDichlorpropLindaneNutrients & Related VariablesDissolved OxygenTotal PhosphorusNitrite-Nitrogen (NO2-N)pHTotal NitrogenAmmonia NitrogenBacteriaFecal ColiformsEscherichia coliCác thông số sử dụng để tính toán chỉ số WQIWQI được tính toán thông qua các bư ớc như sau:Bước 1: Tính toán giá tr ị phạm vi - SCOBE F1F1 là tỉ số các thông số không đáp ứng được so với mức hướng dẫn trong khoảngthời gian tính chỉ số.F1 = (số thông số vượt quá tiêu chuẩn/tổng số thông số)*100Bước 2: Tính toán giá tr ị tần suất F2F2 là phần trăm số mẫu không đáp ứng được mức hướng dẫnF2 = (Số mẫu không đáp ứng tiêu chuẩn/Tổng số mẫu)*100Bước 3: Tính toán giá tr ị biên độ F3Giá trị F3 được tính toán qua 3 bư ớc sau:23- Với các giá trị không đáp ứng được tiêu chuẩn (cao hơn giới hạn trên hoặcthấp hơn giới hạn dưới), ta tính giá trị sau: excursioi = (giá trị thông số/mức hướng dẫn) – 1 khi giá trị thông số caohơn giới hạn trên của mức hướng dẫn excusioi = (mức hướng dẫn/giá trị thông số) – 1 khi giá trị thông số thấphơn giới hạn dưới của mức hướng dẫn.- Tính toán giá trị nseonexcusionsekii1o Trong đó n là tổng số mẫu- F3 được tính toán bằng phương pháp tiệm cận và có khoảng giá trị từ 0 đến 100o01.001.03nsenseFBước 4: Tính toán giá tr ị WQI372.1100232221FFFWQICác mức WQIRất tốt: 95 - 100.Tốt: 80 - 94Trung bình: 65 - 79Xấu: 45 - 64Rất Xấu: 0 – 44Chương III: TÌNH HÌNH NGHIÊN C ỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VỀ XÂY DỰNGWQI Ở VIỆT NAMTại Việt Nam WQI chưa đư ợc triển khai chính thức, một số nghiên cứu điển hìnhnhư sau:- Nghiên cứu của TS Tôn Thất Lãng, TS Phạm Thị Minh Hạnh, cách tiếp cậncải tiến từ WQI – NSF.24- Phương pháp WQI đưa ra b ởi Ủy ban sông Mê Kông: tính toán t ổng hợp3.1 Mô hình WQI đưa ra bởi TS Tôn Thất Lãng áp dụng cho sông Đồng Nai3.1.1. Lựa chọn thông số: phương pháp DelphiCác thông số được lựa chọn để tính WQI cho sông Đồng Nai:- BOD, Tổng N- DO- SS- pH- Coliform3.1.2. Tính toán ch ỉ số phụ: phương pháp delphi và phương pháp đư ờng cong tỉ lệTừ điểm số trung bình do các chuyên gia cho ứng với từng khoảng nồngđộ thực tế, đối với mỗi thông số chất lượng nước chúng tôi xây dựng một đồ thị vàhàm số tương quan giữa nồng độ và chỉ số phụ. Dựa vào phương pháp th ử với sự trợgiúp của phần mềm xử lý bảng tính Excel, các hàm ch ất lượng nước được biểu thịbằng các phương trình sau:- Hàm chất lượng nước với thông số BOD5 y = - 0,0006x2 - 0,1491x +9,8255- Hàm chất lượng nước với thông số DO y = 0,0047x2 + 1,20276x - 0,0058- Hàm chất lượng nước với thông số SS y = 0,0003x2 - 0,1304x + 11,459- Hàm chất lượng nước với thông số pH y = 0,0862x4 - 2,4623x3 +24,756x2 – 102,23x + 150,23- Hàm chất lượng nước với thông số tổng N: y = - 0,04x2 – 0,1752x + 9,0244- Hàm chất lượng nước với thông số coliform y = 179.39x -0,40673.1.3. Trọng sốThep phương pháp Delphi, các m ẫu phỏng vấn được biên soạn và gởiđến 40 chuyên gia ch ất lượng nước ở các trường Đại Học, các Viện Nghiên Cứu, cáctrung tâm Môi trường để lấy ý kiến. Các mẫu phỏng vấn được gởi đi hai đợt: đợt mộtlà các câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nước quan trọng, đợt hai là các câuhỏi để xác định trọng số của các thông số chất lượng nước để xây dựng chỉ số phụ vàhàm chất lượng nước.

Tài liệu liên quan

  • Phương pháp tính toán chỉ số.DOC Phương pháp tính toán chỉ số.DOC
    • 2
    • 1
    • 0
  • Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố hà nội) Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố hà nội)
    • 19
    • 1
    • 5
  • PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤTLƯỢNG NƯỚC (WQI) PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤTLƯỢNG NƯỚC (WQI)
    • 79
    • 3
    • 88
  • Các phương pháp hạch toán chỉ số GDP Các phương pháp hạch toán chỉ số GDP
    • 17
    • 236
    • 0
  • Phương pháp tính các chỉ số tài chính, bảng cân đối kế toán Phương pháp tính các chỉ số tài chính, bảng cân đối kế toán
    • 9
    • 5
    • 38
  • Đồ án tốt nghiệp đại học Một số phương pháp tính toán tham số thông tin quang tốc độ cao Đồ án tốt nghiệp đại học Một số phương pháp tính toán tham số thông tin quang tốc độ cao
    • 20
    • 602
    • 0
  • Giải thích thuật ngữ, nội dung và phương pháp tính toán một số chỉ tiêu thống kê doc Giải thích thuật ngữ, nội dung và phương pháp tính toán một số chỉ tiêu thống kê doc
    • 14
    • 678
    • 0
  • TCVN 3180 : 2007 NHIÊN LIỆU ĐIÊZEN – PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ XÊTAN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH BỐN BIẾN SỐ TCVN 3180 : 2007 NHIÊN LIỆU ĐIÊZEN – PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ XÊTAN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH BỐN BIẾN SỐ
    • 5
    • 655
    • 4
  • phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (wqi) áp dụng cho các lưu vực sông việt nam phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (wqi) áp dụng cho các lưu vực sông việt nam
    • 65
    • 590
    • 0
  • Phương pháp tính toán một số chỉ số phản ảnh mức độ hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam Phương pháp tính toán một số chỉ số phản ảnh mức độ hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam
    • 34
    • 520
    • 1

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(8.15 MB - 79 trang) - PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤTLƯỢNG NƯỚC (WQI) Tải bản đầy đủ ngay ×

Từ khóa » Tính Wqi