NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỊNH HẠ LONG, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG.pdf

1. i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________
Nguyễn Thị Thế Nguyên
NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG
CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỊNH HẠ LONG, TỈNH QUẢNG NINH
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Hà Nội - 2014

2. ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________
Nguyễn Thị Thế Nguyên
NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG
CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỊNH HẠ LONG, TỈNH QUẢNG NINH
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG
Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Mã số: 62440303
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Nguyễn Chu Hồi
2. PGS. TS. Đồng Kim Loan
Hà Nội - 2014

3. iii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Nguyễn Thị Thế Nguyên

4. iv
LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS. TS. Nguyễn Chu Hồi và
PGS.TS. Đồng Kim Loan về những giúp đỡ quý báu về khoa học cũng như sự động
viên, khích lệ để tôi hoàn thành luận án này.
Bên cạnh đó, tôi xin cảm ơn tập thể thày cô giáo khoa Môi trường, trường Đại
học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội và khoa Kỹ thuật biển, trường
Đại học Thủy Lợi, Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi về những ý kiến đóng
góp cho luận án và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công việc nghiên
cứu của mình.
Tôi xin cảm ơn Ban Quản lý vịnh Hạ Long, Sở Tài nguyên và Môi trường
Quảng Ninh, Viện Tài nguyên và Môi trường Biển đã cung cấp số liệu và tài liệu cho
luận án.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn đồng nghiệp, gia đình, bạn bè đã luôn động viên, ủng
hộ và giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Nguyễn Thị Thế Nguyên

5. 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................................i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.......................................................................6
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................8
Chương 1. TỔNG QUAN..........................................................................................13
1.1. Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu............................................................................13
1.1.1. Vị trí địa lý...............................................................................................13
1.1.2. Đặc điểm khí tượng, thuỷ - hải văn...........................................................13
1.1.3. Đặc điểm địa hình, địa chất ......................................................................14
1.1.4. Hiện trạng đa dạng sinh học vịnh Hạ Long...............................................14
1.1.5. Vai trò của nước biển vịnh Hạ Long.........................................................17
1.2. Tình hình nghiên cứu chất lượng nước và quản lý môi trường vịnh Hạ Long................19
1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số chất lượng nước..............................................23
1.3.1. Phương pháp tính toán..............................................................................23
1.3.2. Các thông số tính toán..............................................................................27
1.3.3. Trọng số của các thông số ........................................................................29
1.3.4. Thang phân loại chất lượng nước .............................................................29
1.3.5. Nhận xét về các nghiên cứu chỉ số chất lượng nước .................................30
1.4. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô hình toán phục vụ quản lý chất lượng nước biển 38
1.4.1. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô hình toán phục vụ quản lý chất lượng
nước biển...........................................................................................................38
1.4.2. Giới thiệu về mô hình Delft3D.................................................................39
1.5. Tình hình nghiên cứu, áp dụng phân vùng chất lượng nước biển, quy hoạch và quản lý
không gian biển ...........................................................................................................................41
Chương 2. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............44
2.1. Phạm vi nghiên cứu..............................................................................................................44
2.1.1. Phạm vi địa lý ..........................................................................................44
2.1.2. Phạm vi vấn đề nghiên cứu.......................................................................45
2.2. Đối tượng nghiên cứu..........................................................................................................45
2.3. Phương pháp tiếp cận...........................................................................................................46
2.4. Các phương pháp nghiên cứu..............................................................................................48
2.4.1. Phương pháp mô hình toán.......................................................................48
2.4.2. Phương pháp xây dựng chỉ số chất lượng nước ........................................48
2.4.3. Phương pháp nội suy không gian..............................................................50
2.4.4. Phương pháp phân vùng chất lượng nước theo WQI ................................51
2.4.5. Phương pháp điều tra, khảo sát chất lượng nước và phân tích trong phòng
thí nghiệm..........................................................................................................51
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.........................................55
3.1. Một số vấn đề về chất lượng nước vịnh Hạ Long..............................................................55
3.1.1. Các nguồn tác động đến chất lượng nước vịnh Hạ Long...........................55
3.1.2. Đánh giá và dự báo diễn biến các nguồn tác động đến chất lượng nước....63
3.1.3. Hiện trạng và diễn biến chất lượng nước vịnh Hạ Long............................67
3.1.4. Đánh giá và dự báo diễn biến chất lượng nước vịnh Hạ Long...................76
3.2. Nghiên cứu sự lan truyền chất trong nước vịnh Hạ Long................................................78

6. 2
3.2.1. Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình thủy động lực.........................................78
3.2.2. Thiết lập mô hình lan truyền chất .............................................................86
3.2.3. Kết quả mô phỏng sơ bộ chế độ thủy động lực .........................................88
3.2.4. Kết quả mô phỏng lan truyền chất ............................................................91
3.2.5. Đánh giá chung mức độ tác động của từng khu vực nguồn thải ................97
3.3. Thiết lập chỉ số chất lượng nước cho vịnh Hạ Long..........................................................99
3.3.1. Mục đích xây dựng chỉ số chất lượng cho vịnh Hạ Long..........................99
3.3.2. Phân tích và lựa chọn thông số tính toán WQI........................................100
3.3.3. Xác định trọng số của thông số tính WQI...............................................106
3.3.4. Xây dựng các chỉ số phụ và giản đồ chỉ số phụ.......................................110
3.3.5. Phân tích và lựa chọn phương pháp tổng hợp các chỉ số phụ ..................117
3.3.6. Đề xuất hiệu chỉnh dạng tích có trọng số và WQI cho vịnh Hạ Long......123
3.3.7. Xây dựng thang phân loại WQI cho vịnh Hạ Long.................................125
3.3.8. Kiểm nghiệm công thức tính WQI cho vịnh Hạ Long.............................126
3.3.9. So sánh công thức tính WQI đã xây dựng với một số công thức khác.....127
3.3.10. Đánh giá chung công thức tính WQI cho vịnh Hạ Long ......................130
3.4. Phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long.......................................................................132
3.4.1. Mục đích phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long ..............................132
3.4.2. Cơ sở phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long....................................133
3.4.3. Kết quả phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long.................................139
3.5. Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng nước vịnh Hạ Long.............................................142
3.5.1. Cơ sở đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng nước vịnh Hạ Long.............142
3.5.2. Đề xuất mục tiêu bảo vệ chất lượng nước vịnh Hạ Long ........................145
3.5.3. Đề xuất định hướng quản lý và các hoạt động sử dụng các vùng chất lượng
nước vịnh Hạ Long ..........................................................................................146
3.5.4. Đề xuất một số giải pháp quản lý chất lượng nước vịnh Hạ Long...........154
KẾT LUẬN.............................................................................................................162
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN...............................................................................................................165
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................166
PHỤ LỤC................................................................................................................174
Phụ lục 1: Một số quy chuẩn/tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ sử dụng trong
luận án.....................................................................................................................174
Phụ lục 2: Biểu đồ diễn biến chất lượng nước vịnh Hạ Long từ 2002 đến 2013 .......177
Phụ lục 3: Vị trí và đặc điểm các vị trí đo đạc chất lượng nước tháng 4/2013 và tháng
8/2013......................................................................................................................181
Phụ lục 4: Tính toán kiểm nghiệm WQI cho vịnh Hạ Long với các số liệu giả định.184
Phụ lục 5: Cơ sở toán học của mô hình Delft3d-Flow ..............................................191

7. 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ADB : Ngân hàng phát triển châu Á
BQL : Ban quản lý
BOD : Nhu cầu ôxy sinh hóa
BP : Bình phương
BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường
BTTS : Bảo tồn thủy sinh
CLN : Chất lượng nước
Chl-a : Chlorophyll-a
COD : Nhu cầu ôxy hóa học
CP : Cổ phần
DO : Hàm lượng ôxy hòa tan
%DOBH : Phần trăm ôxy bão hòa
EoH : Phát huy giá trị di sản (Enhancing our Heritage)
F. Coli : Feacal coliform
GHCP : Giới hạn cho phép
HST : Hệ sinh thái
Ii : Chỉ số phụ của thông số i
IDRC : Trung tâm nghiên cứu phát triển quốc tế của Canada
IUCN : Tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế
JICA : Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản
KCN : Khu công nghiệp
NCS : Nghiên cứu sinh
NOAA : Cơ quan quản lý khí quyển và đại dương Mỹ
NN-PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn
NTTS : Nuôi trồng thủy sản
SAREC : Cơ quan hợp tác nghiên cứu Thụy Điển
SIDA : Tổ chức hợp tác phát triển quốc tế Thụy Điển
SWOT : Điểm mạnh – Điểm yếu – Cơ hội – Thách thức (Strenghs-
Weaknesses - Opportunities - Threats)
QCVN
10:2008/BTNMT
: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ
qi : Chỉ số phụ của thông số i
QHKGB : Quy hoạch không gian biển
T. Coli : Tổng coliform
TOC : Tổng các bon hữu cơ
TN : Tổng nitơ
TNMT : Tài nguyên và môi trường
TP : Tổng phốt pho

8. 4
TS : Thông số
TSS : Tổng chất rắn lơ lửng
UBND : Uỷ ban nhân dân
UNESCO : Tổ chức giáo dục, khoa học và văn hóa của Liên hiệp quốc
WB : Ngân hàng thế giới
WQI : Chỉ số chất lượng nước (Water quality index)

9. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Độ phủ san hô sống tại các điểm khảo sát vịnh Hạ Long............................17
Bảng 1.2. Tổng hợp tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số chất lượng nước..........31
Bảng 3.1. Dự báo tình hình du lịch Quảng Ninh và vịnh Hạ Long .............................58
Bảng 3.2. Khối lượng nước thải và công suất xử lý tại KCN Cái Lân và Việt Hưng ..60
Bảng 3.3. Tổng hợp các nguồn tác động đến chất lượng nước vịnh Hạ Long.............64
Bảng 3.4. Dự báo diễn biến nguồn tác động đến chất lượng nước vịnh Hạ Long........66
Bảng 3.5. Nồng độ sắt và kẽm trong nước biển vịnh Hạ Long năm 2012 ...................75
Bảng 3.6. Tóm tắt các tham số đầu vào của mô hình thủy động lực ...........................83
Bảng 3.7. Biến thiên giá trị TN trong vịnh Hạ Long sau 15 ngày mô phỏng (µg/L) ...98
Bảng 3.8. Tải lượng ô nhiễm đưa vào vịnh Hạ Long-Bái Tử Long từ 2008-2010.......98
Bảng 3.9. Tầm quan trọng và trọng số của các thông số tính WQI cho vịnh Hạ Long 109
Bảng 3.10. Giá trị DObão hòa theo nhiệt độ, độ mặn và tại áp suất 1atm .....................112
Bảng 3.11. Bảng quy định các giá trị chỉ số phụ qi tương ứng với nồng độ Ci ..........114
Bảng 3.12. Kết quả tổng hợp chỉ số phụ với các phương pháp tính khác nhau .............119
Bảng 3.13. Đánh giá chung các phương pháp tổng hợp chỉ số phụ...........................122
Bảng 3.14. Kết quả tính WQI với hai dạng tích có trọng số trong trường hợp đủ số liệu
và thiếu số liệu.........................................................................................................124
Bảng 3.15. Phân tích thiết lập ngưỡng phân loại chất lượng nước............................125
Bảng 3.16. Kết quả tính toán ngưỡng phân loại chất lượng nước .............................126
Bảng 3.17. Thang phân loại chất lượng nước và khả năng sử dụng nguồn nước.......126
Bảng 3.18. Kết quả so sánh WQI cho vịnh Hạ Long với một số chỉ số khác ............128
Bảng 3.19. Một số ví dụ tính toán phân loại chất lượng nước vịnh Hạ Long theo công
thức WQI đã xây dựng và WQI của Canada ............................................................129
Bảng 3.20. Kết quả đánh giá quá trình xây dựng WQI cho vịnh Hạ Long................131
Bảng 3.21. Kết quả đo đạc và tính toán chỉ số chất lượng nước tháng 8/2013 ..........134
Bảng 3.22. Kết quả đo đạc và tính toán chỉ số chất lượng nước tháng 4/2013 ..........137
Bảng 3.23. Bảng phân loại chất lượng nước vịnh theo WQI.....................................139
Bảng 3.24. Tóm tắt phân tích SWOT về công tác quản lý CLN vịnh Hạ Long.........144
Bảng 3.25. Đặc điểm CLN hiện tại và mục tiêu quản lý CLN vịnh Hạ Long............146
Bảng 3.26. Đề xuất các hoạt động trong vùng nước có chất lượng tốt đến rất tốt .....147
Bảng 3.27. Đề xuất các hoạt động trong vùng nước có chất lượng xấu đến trung bình149
Bảng 3.28. Đề xuất các hoạt động trong vùng nước có chất lượng rất xấu................150
Bảng 3.29. Tổng hợp đề xuất định hướng quản lý và sử dụng các vùng nước vịnh Hạ
Long........................................................................................................................151

10. 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2.1. Hình ảnh khu vực nghiên cứu.....................................................................44
Hình 2.2. Sơ đồ giải quyết nội dung nghiên cứu.........................................................46
Hình 2.3. Sơ đồ tổng quát xây dựng chỉ số chất lượng nước.......................................49
Hình 2.4. Các vị trí đo đạc chất lượng nước tháng 4/2013 và tháng 8/2013................53
Hình 3.1. Lượng nước thải và công suất xử lý ở thành phố Hạ Long..........................56
Hình 3.2. Phân bố hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (kg/m3
) tại vị trí nạo vét thi công
cảng Công ten nơ quốc tế Cái Lân và vị trí đổ thải khi triều xuống ............................62
Hình 3.3. Hàm lượng TSS tại một số điểm trong vịnh Hạ Long tháng 8/2013............68
Hình 3.4. Giá trị COD tại một số khu vực vịnh Hạ Long tháng 4/2013 và 8/2013......69
Hình 3.5. Giá trị COD tại Cửa Lục năm 2011 và 2012...............................................70
Hình 3.6. Giá trị TOC tại một số khu vực vịnh Hạ Long tháng 4 và tháng 8/2013......71
Hình 3.7. Diễn biến hàm lượng dầu mỡ trong nước vịnh Hạ Long vào mùa khô........71
Hình 3.8. Diễn biến hàm lượng dầu mỡ trong nước vịnh Hạ Long vào mùa mưa.......71
Hình 3.9. Nồng độ amoni trong nước vịnh Hạ Long tháng 8/2013 .............................72
Hình 3.10. Nồng độ phốt phát trong nước vịnh Hạ Long tháng 8/2013 ......................73
Hình 3.11. Diễn biến hàm lượng chlorophyll-a tại Cửa Lục.......................................74
Hình 3.12. Diễn biến giá trị coliform trong nước vịnh Hạ Long vào mùa khô............75
Hình 3.13. Diễn biến giá trị coliform trong nước vịnh Hạ Long vào mùa mưa...........76
Hình 3.14. Điều kiện địa hình vùng lõi vịnh Hạ Long................................................79
Hình 3.15. Mô hình Delft-Almighty tạo biên phía biển cho khu vực nghiên cứu........79
Hình 3.16. Điều kiện biên phía sông - mực nước của ba trạm Do Nghi, Cửa Cấm và
trạm Quang Phục .......................................................................................................80
Hình 3.17. Vị trí nghiên cứu và lưới tính toán............................................................82
Hình 3.18. Vị trí các biên thủy lực và điều kiện địa hình toàn miền tính ....................82
Hình 3.19. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Hòn Dấu tháng 9-10 năm 2006 .....84
Hình 3.20. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Cát Bà tháng 9-10 năm 2006.........84
Hình 3.21. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Hồng Gai tháng 9-10 năm 2006....84

11. 7
Hình 3.22. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Cẩm Phả tháng 9-10 năm 2006 ....85
Hình 3.23. Kết quả kiểm định mực nước tại trạm Hòn Dấu tháng 3 năm 2007...........85
Hình 3.24. Vị trí các điểm nguồn thải và điểm trích xuất kết quả...............................88
Hình 3.25. Kết quả mô phỏng quá trình biến đổi dòng triều tại một số vị trí ..............89
Hình 3.26. Kết quả mô phỏng phân bố lưu tốc triều trong thời kỳ triều cường ...........90
Hình 3.27. Phân bố TN trong pha triều lên (a) và pha triều xuống (b) do tác động của
nguồn thải Bãi Cháy, Cẩm Phả ..................................................................................92
Hình 3.28. Phân bố TN trong pha triều lên (a) và pha triều xuống (b) do tác động của
nguồn thải Cửa Lục ...................................................................................................93
Hình 3.29. Phân bố TN trong pha triều xuống (a) và pha triều lên (b) do tác động của
nguồn thải Hồng Gai, Yên Lập ..................................................................................94
Hình 3.30. Phân bố TN trong pha triều xuống (a) và pha triều lên (b) do tác động của
nguồn thải Yên Hưng, Cát Bà, Lan Hạ.......................................................................95
Hình 3.31. Phân bố TN trong vịnh Hạ Long do tác động của nguồn thải Tuần Châu..96
Hình 3.32. Phân bố TN trong pha triều lên do tác động của tất cả khu vực nguồn thải96
Hình 3.33. Phân bố TN trong pha triều xuống do tác động của tất cả khu vực nguồn thải96
Hình 3.34. Tổng hợp mức độ ảnh hưởng của các khu vực nguồn thải chính đến chất
lượng nước vịnh Hạ Long..........................................................................................99
Hình 3.35. Các giản đồ chỉ số phụ.............................................................................115
Hình 3.36. Giản đồ tổng quát chỉ số phụ ứng với các nồng độ của thông số.............116
Hình 3.37. Mức độ thay đổi của WQI ứng với các trường hợp thay đổi qi................121
Hình 3.38. Sơ đồ phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long theo WQI tháng 4/2013.140
Hình 3.39. Sơ đồ phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long theo WQI tháng 8/2013.141
Hình 3.40. Đề xuất các hoạt động sử dụng nước vịnh Hạ Long theo chất lượng nước và
mức độ của các hoạt động này .................................................................................153
Hình 3.41. Các phân khu quản lý và khai thác hiện tại ở vịnh Hạ Long....................154

12. 8
MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Vịnh Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh bao gồm 1.969 hòn đảo, chủ yếu là đảo đá vôi,
có diện tích 1.553 km2
. Đây là vùng có tiềm năng lớn trong phát triển đa ngành, đa
mục tiêu, đặc biệt nổi tiếng về cảnh đẹp thiên nhiên và các giá trị quý giá cần được bảo
tồn. Vịnh Hạ Long được UNESCO công nhận là Di sản thiên nhiên thế giới vào năm
1994 và được công nhận thêm giá trị địa chất - địa mạo vào năm 2000.
Từ khi vịnh Hạ Long được công nhận là Di sản thiên nhiên thế giới và thành
phố Hạ Long trở thành một trong các trung tâm phát triển của “Vùng kinh tế trọng
điểm phía bắc”, các hoạt động kinh tế - xã hội ở đây diễn ra sôi động và gia tăng tác
động đến môi trường vịnh. UNESCO (2013) đã ghi nhận rằng, các giá trị thẩm mỹ của
vịnh đang chịu rủi ro bởi: (i) các nguồn thải dinh dưỡng và chất thải rắn từ các hoạt
động ven bờ; (ii) các nguồn thải hữu cơ và chất thải rắn từ các làng chài nổi trên vịnh
[116]. Theo ADB (2000), vịnh Hạ Long là ví dụ điển hình về hậu quả của quy hoạch
theo ngành. Việc quy hoạch theo ngành như vậy đã làm tăng mâu thuẫn lợi ích trong
phát triển giữa các ngành và ảnh hưởng lâu dài đến các giá trị của một Di sản thiên
nhiên thế giới [1].
Trong khi đó, quản lý biển theo không gian (marine spatial management) là một
"phương thức quản lý" mới, có thể khắc phục được những hạn chế của quy hoạch và
quản lý theo ngành. Đây là một phương thức khả thi để quản lý các mâu thuẫn và
tương thích trong khai thác, sử dụng biển, hải đảo cũng như các giá trị tài nguyên và
môi trường trong bối cảnh áp lực phát triển và bảo vệ môi trường biển, vùng bờ ngày
càng gia tăng [67]. Phương thức quản lý này đã được áp dụng thành công tại nhiều
vùng biển của Mỹ, Trung Quốc, châu Âu, Úc. Khái niệm QHKGB đang dần được áp
dụng ở Việt Nam [94], trong đó có Quảng Ninh thông qua dự án “Phân vùng sử dụng
và lập kế hoạch quản lý không gian vùng bờ Quảng Ninh - Hải Phòng” do Cục Quản
lý khai thác biển và hải đảo, Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam thực hiện. Phân vùng
quản lý chất lượng nước là một trong những hợp phần quan trọng của quy hoạch và
quản lý sử dụng không gian biển. Tuy nhiên, đến nay chưa có nghiên cứu chuyên sâu

13. 9
về phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long và đề xuất sử dụng không gian vịnh dựa
trên đặc điểm môi trường nước vịnh.
Bên cạnh đó, chỉ số chất lượng nước (water quality index - WQI) cho vùng biển
ven bờ - một trong những công cụ hữu hiệu để đánh giá, phân vùng, quản lý chất
lượng môi trường nước theo tiếp cận tổng hợp chưa được nghiên cứu rộng rãi tại Việt
Nam. Do vậy, công tác đánh giá, phân vùng, quản lý chất lượng nước biển ven bờ theo
WQI còn hạn chế.
Trong nhiều năm qua, hoạt động nghiên cứu liên quan đến chất lượng nước và
quản lý môi trường vịnh Hạ long đã được triển khai mạnh mẽ. Hầu hết các nghiên cứu
đều xác định được các nguồn thải tác động chính đến chất lượng nước vịnh Hạ Long.
Tuy nhiên, mức độ tác động của các khu vực nguồn thải khác nhau đến chất lượng
nước vịnh Hạ Long mới chỉ được xem xét một cách định tính theo tổng lượng thải của
từng khu vực mà chưa tính đến sự lan truyền chất theo dòng chảy tổng hợp.
Chính vì thế, việc tiến hành đề tài luận án: “Nghiên cứu phân vùng chất lượng
nước vịnh Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng” sẽ góp
phần giải quyết một số vấn đề còn bỏ ngỏ nói trên. Luận án tập trung vào phân vùng
chất lượng nước vịnh trên cơ sở chỉ số chất lượng nước và đề ra giải pháp quản lý, sử
dụng các phân vùng chất lượng nước, giúp cho công tác quản lý, sử dụng vịnh được tốt
hơn. Để phục vụ mục tiêu đề ra, luận án phân tích sự lan truyền chất ứng với các khu
vực nguồn thải khác nhau thông qua mô hình toán và phát triển WQI phù hợp với tính
chất, điều kiện của vịnh Hạ Long. Kết quả của luận án có ý nghĩa quan trọng đối với
quá trình phân vùng sử dụng và lập kế hoạch quản lý không gian vùng bờ Quảng Ninh
- Hải Phòng nói chung, vịnh Hạ Long nói riêng, cũng như có thể nhân rộng cho phân
vùng sử dụng và quản lý biển ở các khu vực khác.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Các mục tiêu nghiên cứu của luận án như sau:
- Xây dựng công thức tính chỉ số chất lượng nước phù hợp với đặc điểm môi
trường nước biển ven bờ và hiện trạng chất lượng nước vịnh Hạ Long;

14. 10
- Phân vùng hiện trạng chất lượng nước vịnh Hạ Long theo chỉ số chất lượng
nước đã xây dựng;
- Đề xuất một số giải pháp quản lý và sử dụng các phân vùng chất lượng nước
khác nhau trong vịnh Hạ Long.
3. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu trên, một số nội dung cụ thể đặt ra trong quá trình
nghiên cứu là:
- Nội dung 1: Phân tích, đánh giá các áp lực đến môi trường nước, hiện trạng và
diễn biến chất lượng nước vịnh Hạ Long.
- Nội dung 2: Nghiên cứu sự lan truyền vật chất trong nước vịnh Hạ Long và
đánh giá mức độ tác động của các khu vực nguồn thải đến chất lượng nước vịnh.
- Nội dung 3: Nghiên cứu phát triển chỉ số chất lượng nước phù hợp với đặc
điểm môi trường nước biển ven bờ và hiện trạng chất lượng nước vịnh Hạ Long.
- Nội dung 4: Ứng dụng chỉ số chất lượng nước đã xây dựng được và kết hợp
với công cụ GIS để phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long.
- Nội dung 5: Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng hợp lý nước vịnh Hạ Long.
4. Phạm vi địa lý và vấn đề nghiên cứu của luận án
- Phạm vi địa lý: khu Di sản thiên nhiên thế giới vịnh Hạ Long.
- Phạm vi vấn đề nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu sự lan truyền chất trong
vịnh chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu sự vận chuyển và khuếch tán vật chất theo dòng
chảy tổng hợp.
5. Điểm mới của luận án
- Lần đầu tiên xác định được mức độ ảnh hưởng của các khu vực nguồn thải
bên trong và bên ngoài vịnh đến chất lượng nước vịnh Hạ Long thông qua mô hình toán.
- Lần đầu tiên phát triển công thức tính chỉ số chất lượng nước phục vụ việc
đánh giá, phân vùng chất lượng nước và quản lý vịnh Hạ Long. Cụ thể như sau:

15. 11
+ Đã lựa chọn được các thông số chất lượng nước theo đặc điểm của nước biển
ven bờ và đặc trưng cho hiện trạng chất lượng nước vịnh.
+ Đã xây dựng được các chỉ số phụ và giản đồ chỉ số phụ của các thông số này
dựa trên các tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ của Việt Nam, của thế giới và các
tài liệu về sinh thái biển ven bờ.
+ Đã cải tiến công thức dạng tích có trọng số của Mỹ, tạo điều kiện thuận lợi
cho việc tính toán chỉ số chất lượng nước khi thiếu số liệu.
- Lần đầu tiên phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long theo 5 mức độ ô
nhiễm dựa vào kết quả xác định WQI, làm cơ sở khoa học cho các giải pháp quản lý
và sử dụng nước vịnh Hạ Long.
6. Giá trị khoa học và thực tiễn của luận án
* Giá trị khoa học
- Luận án đã đóng góp và làm sáng tỏ phương pháp luận xây dựng chỉ số chất
lượng nước biển để đánh giá và phân vùng chất lượng nước biển ven bờ ở Việt Nam,
trước hết cho trường hợp nghiên cứu vịnh Hạ Long.
- Luận án đã làm sáng tỏ phương pháp luận áp dụng chỉ số chất lượng nước
biển để đánh giá, phân vùng và quản lý chất lượng nước biển ven bờ.
* Giá trị thực tiễn
- Luận án hỗ trợ cho việc quản lý chất lượng môi trường nước vịnh Hạ Long và
bảo vệ Di sản thiên nhiên thế giới cũng như các vũng, vịnh ven bờ khác của Việt Nam
theo hướng tổng hợp.
- Luận án làm cơ sở và cung cấp thông tin cho công tác phân vùng khai thác, sử
dụng không gian biển đang bước đầu triển khai ở Quảng Ninh.
7. Bố cục của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và các phụ lục, luận án bao gồm ba chương là: (i)
Tổng quan tài liệu; (ii) Phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu, (iii) Kết quả
nghiên cứu và thảo luận.

16. 12
Trong phần tổng quan tài liệu, luận án đã phân tích, đánh giá tình hình nghiên
cứu về chất lượng nước, quản lý môi trường vịnh Hạ Long, về chỉ số chất lượng nước,
về các mô hình toán áp dụng trong quản lý chất lượng nước biển, về phân vùng và
quản lý biển theo không gian.
Phần phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu nêu tóm tắt về phạm vi
địa lý và vấn đề nghiên cứu, các đối tượng và các phương pháp tiếp cận, phương pháp
nghiên cứu sử dụng trong luận án.
Trong phần kết quả nghiên cứu và thảo luận, luận án đã trình bày chi tiết các
kết quả đã thu được theo đúng các nội dung đã đề ra trong luận án, bao gồm (i) Phân
tích, đánh giá các áp lực đến môi trường nước, hiện trạng diễn biến chất lượng nước
vịnh, (ii) Nghiên cứu sự lan truyền chất trong nước vịnh Hạ Long ứng với các khu vực
nguồn thải ven bờ vịnh, trên vịnh và ngoài ranh giới của vịnh; (iii) Nghiên cứu phát
triển chỉ số chất lượng nước phù hợp với đặc điểm môi trường nước biển ven bờ và
hiện trạng chất lượng nước vịnh Hạ Long; (iv) Phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ
Long; (v) Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng hợp lý nước vịnh Hạ Long.

17. 13
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu
1.1.1. Vị trí địa lý
Vùng nghiên cứu bao gồm khu vực bảo vệ 1 và khu vực bảo vệ 2 của vịnh Hạ
Long (gọi tắt là vịnh Hạ Long). Phía tây và tây bắc vùng nghiên cứu kéo dài từ huyện
Yên Hưng qua thành phố Hạ Long. Phía đông nam và nam khu vực nghiên cứu giáp
vịnh Bắc Bộ; phía tây nam và tây giáp đảo Cát Bà (Hải Phòng).
1.1.2. Đặc điểm khí tượng, thuỷ - hải văn
Vùng vịnh Hạ Long nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nên các đặc
trưng khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, mưa, gió thay đổi theo ngày và theo mùa. Vào mùa
đông, các hướng gió thịnh hành là bắc và đông bắc. Vào mùa hè, hướng gió thịnh hành
là tây nam. Mùa đông, thời tiết khô và lạnh, mùa hè nóng ẩm. Nhiệt độ không khí
trung bình hàng năm dao động trong khoảng 200
C - 270
C [4]. Khu vực nghiên cứu có
lượng mưa khá cao với tổng lượng mưa trung bình hàng năm là 1.685,4 mm. Các
tháng có lượng mưa nhiều nhất từ tháng 5 đến tháng 9 (mùa mưa) và các tháng có
lượng mưa ít nhất từ tháng 10 đến tháng 12 (mùa khô). Sóng ở khu vực ven bờ vịnh
Hạ Long có thể chia thành hai mùa, trong đó thời gian lặng sóng (h < 0,5m) chiếm tỷ
lệ lớn với tần suất xuất hiện 83 - 85% [72, 28].
Hệ thống sông ngòi trong vùng có hướng tây bắc và đông bắc chảy vào vịnh
Cửa Lục và vịnh Hạ Long. Các con sông chính gồm sông Trới, sông Míp, sông Man,
sông Vũ Oai, sông Diễn Vọng và sông Mông Dương. Diện tích lưu vực các con sông
này khoảng 2.250 km2
. Đặc điểm của các con sông này là độ rộng lòng sông nhỏ, độ
dốc khá lớn và chiều dài ngắn nên lưu lượng sông khá nhỏ, kể cả vào mùa lũ [34].
Dòng chảy trong vịnh Hạ Long là tổng hợp của dòng chảy sông, dòng chảy do
gió và dòng triều, trong đó dòng triều là dòng thịnh hành. Thủy triều khu vực vịnh Hạ
Long chủ yếu là nhật triều đều. Độ lớn triều vùng này thuộc loại lớn nhất nước ta, đạt
từ 3,5 - 4,1 m vào kỳ nước cường [34]. Khi triều lên xuống, chất lượng nước của hai
vịnh Cửa Lục và Hạ Long có sự tác động qua lại lẫn nhau.

18. 14
1.1.3. Đặc điểm địa hình, địa chất
Vịnh Hạ Long được hình thành bởi các đảo đá vôi tuổi Carbon-Pecni và đá
phiến, phía lục địa là các đồi và núi đá tuổi Mesozoic sớm. Vịnh Hạ Long được nối
với biển mở phía ngoài qua các luồng lạch có độ sâu khá lớn. Nền đáy vịnh được bao
phủ bởi lớp trầm tích hạt mịn, khu vực ven bờ đặc trưng bởi các bãi triều lầy. Các bãi
triều khá lớn, được che phủ bởi rừng ngập mặn và đặc trưng bởi hệ thống các kênh và
lạch triều. Bên cạnh các bãi triều và đồi núi đá còn có một số các bãi cát nhỏ hẹp dọc
ven bờ vịnh. Vịnh Hạ Long có độ sâu không lớn, trung bình từ 5 - 7 m, luồng lạch có
độ sâu 10 - 15 m, nơi sâu nhất 25 - 30 m và sâu dần về phía biển. Tuy nhiên, một số
nơi do ảnh hưởng của các đảo nên độ sâu thay đổi bất thường. Đáy biển tương đối
bằng phẳng, có khuynh hướng hơi dốc theo hướng bắc nam và từ tây sang đông [25].
1.1.4. Hiện trạng đa dạng sinh học vịnh Hạ Long
Trong vùng vịnh Hạ Long tồn tại 10 kiểu hệ sinh thái rất đặc thù của quần đảo
đá vôi vùng nhiệt đới, bao gồm các hệ sinh thái rừng ngập mặn, cỏ biển, vùng triều
đáy mềm, vùng triều đáy cứng, bãi triều cát, rạn san hô, tùng-áng, vùng ngập nước
thường xuyên ven bờ, các thảm thực vật trên đảo và hang động. Giá trị các hệ sinh thái
vịnh Hạ Long ít nơi sánh kịp, đặc biệt các giá trị bảo tồn của hang động, tùng áng có
thể coi là giá trị nổi bật của các hệ sinh thái vịnh Hạ Long.
Trong hai năm 2007-2008, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu sự đa
dạng về thành phần loài sinh vật hiện đang có ở khu Di sản Hạ Long. Kết quả đã thống
kê được 2.949 loài động vật, thực vật có mặt ở khu vực này. Trong số này có 1.259
loài động thực vật sống trên cạn, 1.553 loài sinh vật sống trong thuỷ vực, 66 loài sống
ở cả trong nước và trên cạn và 71 loài chim. Có lẽ đây là quần đảo có số lượng loài đã
biết nhiều nhất ở Việt Nam [35]. Tuy nhiên, đến nay nhiều bằng chứng cho thấy các hệ
sinh thái rừng ngập mặn, cỏ biển, san hô, hang động,… đang bị tổn thương nghiêm
trọng. Vì vậy, việc đề xuất và thực hiện các biện pháp khôi phục, bảo vệ các hệ sinh
thái này là hết sức cấp bách.
Phần sau đây nêu tóm tắt hiện trạng một số hệ sinh thái đặc trưng trong vịnh Hạ
Long đã và đang bị ảnh hưởng bởi sự suy giảm chất lượng nước vịnh.

19. 15
a. Hệ sinh thái rừng ngập mặn
Trước đây, rừng ngập mặn phân bố chủ yếu trong vùng vịnh Cửa Lục, trên bãi
triều các xã Hùng Thắng, Đại Yên, Tuần Châu, Hoàng Tân, dọc ven biển từ Hạ Long
đến Cẩm Phả, Cửa Ông. Cho đến nay diện tích rừng bị thu hẹp một cách báo động.
Rừng ngập mặn chỉ còn là những thảm nhỏ trong vịnh Cửa Lục, Đại Yên, Hoàng Tân,
Vườn Quả (phía bắc đảo Cát Bà) và quanh một số đảo có bãi lầy hẹp như trước cửa
hang Đầu Gỗ. Diện tích của rừng ngập mặn quanh vịnh Hạ Long bị giảm đi với tốc độ
5,35 %/năm trong giai đoạn 1989 – 2001 (Phan Hồng Dũng (2003) trích trong Báo cáo
hiện trạng môi trường tổng thể tỉnh Quảng Ninh 2006-2010 [35]). Toàn bộ thực vật
ven bờ Bãi Cháy và Hòn Gai đã bị phá hoàn toàn. Diện tích rừng ngập mặn vịnh Cửa
Lục chỉ còn khoảng 50%. Trong tương lai gần, các rừng ngập mặn thuộc vịnh Hạ Long
có thể bị mất hẳn. Nếu còn tồn tại thì chỉ là các thảm nhỏ ở các đảo xa bờ.
Nguyên nhân của sự thu hẹp diện tích rừng ngập mặn chủ yếu là do các tác
động của con người. Phong trào lấn biển lấy đất làm công trình, chặt phá rừng ngập
mặn để xây dựng đô thị, đường bao biển, khu công nghiệp, đầm nuôi hải sản như tôm,
cua, cá, ... đã làm mất đi nơi ương nuôi nguồn giống tự nhiên, mùn bã hữu cơ làm thức
ăn cần thiết cho các loài sống trên bãi triều. Sự suy giảm chất lượng nước cũng là một
nguyên nhân không nhỏ làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái này.
b. Hệ sinh thái cỏ biển
Các kết quả điều tra của của Dự án “Nghiên cứu quản lý môi trường vịnh Hạ
Long” (1998) và Dự án “Ngăn chặn suy thoái môi trường biển Đông và vịnh Thái
Lan” (2000 – 2008) đã phát hiện được 5 loài cỏ biển trong khu vực vịnh Hạ Long và
phía bắc đảo Cát Bà. Bên cạnh đó còn có 17 loài rong biển, 14 loài động vật đáy lớn
sống định cư trên thảm cỏ biển (Nguyễn Văn Tiến và nnk (2002) trích trong Báo cáo
hiện trạng môi trường tổng thể tỉnh Quảng Ninh 2006-2010 [35]). Các thảm cỏ biển là
nơi ương nuôi ấu trùng cho vùng nước xung quanh.
Trước năm 1985, cỏ biển khá phổ biến ở vịnh Hạ Long, đặc biệt là vùng Cao
Xanh, Hồng Hải, Hùng Thắng, Tuần Châu và Gia Luận. Hiện nay diện tích các thảm
cỏ biển đã bị thu hẹp nhiều do các công trình lấn biển. Vùng ven bờ hầu như không

20. 16
còn cỏ biển. Các bãi cỏ biển quanh các đảo trong vịnh có diện tích nhỏ nên hầu như
không phát huy được giá trị. Trước năm 2000, các bãi cỏ biển ở Phù Long (200 ha) và
Gia Luận (100 ha), nhóm đảo Đầu Mối (20 ha) và trước cửa hang Đầu Gỗ (5 ha) là
những điểm có diện tích lớn hơn cả. Nhưng hiện nay không thấy cỏ biển [35].
c. Hệ sinh thái vùng triều thấp đáy mềm cửa sông
Các bãi triều thấp đáy mềm phân bố chủ yếu phía trong vịnh Cửa Lục, quanh
các đảo Tuần Châu, Hoàng Tân xuống đến Phù Long. Trước đây, tổng diện tích đất
ngập nước triều đáy mềm của vịnh Hạ Long và Cửa Lục khoảng 5.781 ha (Nguyễn
Đức Cự (1998) trích trong Báo cáo hiện trạng môi trường tổng thể tỉnh Quảng Ninh
2006-2010 [35]). Hiện nay chỉ còn khoảng 2.000 ha.
Tuy thành phần loài của quần xã sinh vật trên vùng triều thấp đáy mềm không
đa dạng bằng vùng đảo xa bờ nhưng trên vùng này lại hình thành nhiều bãi hải sản
quan trọng và trữ lượng cao, sản lượng khai thác lớn như sò huyết, sò lông (Tuần
Châu), ngao, ngán, (Cửa Lục đến Cát Hải), giá biển, sâu đất, bông thùa (Tuần Châu
đến Phù Long), hàu sông (sông Chanh - Yên Hưng).
Trong nhiều năm trở lại đây, hệ sinh thái bãi triều thấp đáy mềm đang bị đe dọa
bởi hàng loạt các tác động của con người. Việc khai thác quá mức các bãi đặc sản xảy
ra thường xuyên và liên tục đã làm giảm lượng cá thể bố mẹ, từ đó làm giảm khả năng
tái tạo và phục hồi nguồn lợi. Phong trào phá rừng ngập mặn, lấn biển làm mất đi nơi
ương nuôi nguồn giống tự nhiên, mùn bã hữu cơ làm thức ăn cần thiết cho các loài
sống trên bãi triều. Việc khai thác hải sản bằng te điện, lưới mắt nhỏ quây trên bãi
triều để tận thu cả những cá thể tôm, cá nhỏ đã có tác hại to lớn đến nguồn giống tự
nhiên của sinh vật cho vùng cửa sông nói riêng và vùng biển nói chung. Các nguồn
thải ven bờ ít nhiều đã làm ô nhiễm môi trường sống của các hệ sinh thái này [35].
d. Hệ sinh thái rạn san hô
Rạn san hô phân bố chủ yếu ở phía đông nam Cát Bà lên đến các đảo phía nam
vịnh Hạ Long và Bái Tử Long. Từ những năm 1997 trở về trước, san hô phân bố hầu
hết quanh các đảo đá vôi, kể cả các đảo gần bờ như Đầu Gỗ, Hòn Vểu, Dầm Nam, …
Nhiều rạn trải dài và rộng đến hàng trăm mét. Vài năm trở lại đây do môi trường bị ô

21. 17
nhiễm, sự tàn phá của con người cùng với nhiệt độ nước biển tăng cao (do biến đổi khí
hậu) đã làm cho san hô thay đổi đáng kể về diện tích, phạm vi phân bố.
Kết quả khảo sát năm 2007 - 2008 xác định được tại vịnh Hạ Long có khoảng
102 loài, 32 giống thuộc 11 họ của bộ san hô cứng Scleractinia (Bảng 1.1). Như vậy đã
giảm 9 giống, 20 loài so với kết quả JICA năm 1998 [35]. Trong 3 rạn được lựa chọn
khảo sát năm 2007-2008, rạn Cọc Chèo là có độ phủ thuộc loại rạn tốt, rạn Áng Dù và
Cống Đỏ thuộc loại trung bình. Một số rạn khác như Bù Xám, Bồ Hòn những năm
trước san hô khá phát triển nhưng đến nay san hô chết gần hết.
Bảng 1.1. Độ phủ san hô sống tại các điểm khảo sát vịnh Hạ Long
TT Hợp phần đáy Cọc Chèo Áng Dù Cống Đỏ
1 San hô cứng (HC) 53,8 23,8 33,1
2 San hô mềm (SC) 0,0 0,6 5,0
3 San hô mới chết (RKC) 4,4 0,6 0,0
4 Đá san hô (DC) 10,0 20,6 0,0
5 Rong lớn (FS) 0,0 0,0 0,0
6 Hải miên (SP) 1,9 1,3 7,5
7 Đá (RC) 23,8 10,6 16,9
8 Vụn san hô (RB) 1,3 0,0 32,5
9 Cát (SD) 2,5 7,5 0,6
10 Bùn (SI) 1,9 11,9 4,4
(Nguồn: Ban Quản lý vịnh Hạ Long (2008) trích trong Báo cáo hiện trạng môi trường
tổng thể tỉnh Quảng Ninh 2006-2010 [35])
1.1.5. Vai trò của nước biển vịnh Hạ Long
* Là không gian sống cho con người và sinh vật: Vịnh Hạ Long được các nhà
khoa học chứng minh là một trong những cái nôi cư trú của người Việt cổ với 3 nền
văn hoá nối tiếp nhau có niên đại từ 1.800 đến 3.000 năm [4]. Ngày nay, trên vịnh Hạ
Long còn bảy làng chài và những ngư dân sinh sống tại đây vẫn giữ gìn các nét văn
hóa truyền thống, độc đáo, phong phú của mình. Vịnh Hạ Long là nơi có sự đa dạng
sinh học cao với những hệ sinh thái điển hình của vùng biển đảo nhiệt đới, đặc biệt là
có những loài đặc hữu chỉ có duy nhất tại vịnh Hạ Long như: Giềng Hạ Long, Thiên
tuế Hạ Long, Cọ Hạ Long [4].

22. 18
* Là nơi cung cấp các nguồn tài nguyên cho con người và là đối tượng khai
thác của nhiều ngành kinh tế: Vịnh Hạ Long là một tác phẩm điêu khắc hùng vĩ và độc
đáo của thiên nhiên với hàng ngàn hòn đảo lớn nhỏ nhô lên từ mặt nước. Các đảo đá
vịnh Hạ Long không phải đơn điệu, buồn tẻ mà là một thế giới sống động [4]. Khu vực
này còn có địa hình tuyệt vời về phong cảnh karst đá vôi trưởng thành trong điều kiện
nhiệt đới ẩm và biển xâm thực. Đó là những nguồn tài nguyên vô cùng quý giá cho du
lịch, nghỉ dưỡng và nghiên cứu khoa học.
Vịnh Hạ Long chứa đựng nhiều hệ sinh thái phong phú có giá trị đa dạng sinh
học cao, trữ lượng hải sản của vùng rất lớn. Điều kiện tự nhiên tại đây (sóng nhỏ, ít
gió, diện tích bãi triều lớn, nước trong, ngư trường ven bờ và ngoài khơi có trữ lượng
hải sản cao và đa dạng) rất thích hợp cho nuôi trồng và đánh bắt hải sản với những loài
như cá song, cá giò, sò, tôm các loại, tu hài, ngọc trai, sò, ngán,…
Vịnh Hạ Long là vùng vịnh gần kín nên ít sóng và gió (do có gần 2.000 hòn đảo
chắn phía ngoài). Hệ thống luồng lạch tự nhiên dày đặc và cửa sông ít bị bồi lắng [4,
25]. Các điều kiện thuận lợi này cho phép xây dựng hệ thống giao thông, cảng biển.
Do vậy, ven bờ vịnh Hạ Long tập trung nhiều bến, cảng quan trọng, tạo thuận lợi cho
giao thông thủy với các tỉnh trong cả nước và các nước trong khu vực, trên thế giới.
* Là nơi chứa đựng các chất thải do con người tạo ra: Có thể nói, vịnh Hạ
Long là nơi chứa đựng, hấp thụ, trung hòa hầu hết chất thải từ các hoạt động khai thác
kinh tế, xã hội ven bờ vịnh và trên vịnh. Tuy nhiên, chức năng này chỉ có thể được bảo
đảm khi lượng chất thải vào vịnh không lớn hơn khả năng hấp thụ, đồng hóa của vịnh.
Cũng giống như các thành phần môi trường khác, môi trường nước vịnh là một hệ
thống mở, thường xuyên biến động và bị đe dọa bởi các quá trình suy thoái, ô nhiễm,
tai biến. Nếu lượng chất thải lớn hơn khả năng hấp thụ và chứa đựng của môi trường
vịnh, quá trình suy thoái và ô nhiễm nước sẽ xảy ra. Khi đó, môi trường nước vịnh sẽ
không thể thực hiện các chức năng cơ bản của mình. Theo thời gian, các hoạt động
kinh tế - xã hội tại đây sẽ bị xáo trộn và sẽ dần mất đi môt khu Di sản thiên nhiên thế
giới độc đáo.

23. 19
1.2. Tình hình nghiên cứu chất lượng nước và quản lý môi trường vịnh Hạ Long
Các nghiên cứu về điều kiện môi trường (trong đó có chất lượng nước) vịnh Hạ
Long chỉ được thực sự quan tâm từ khi vịnh Hạ Long được công nhận là Di sản thiên
nhiên thế giới vào năm 1994. Trước đó, các nghiên cứu có liên quan đến vịnh Hạ Long
chủ yếu về khai thác các nguồn tài nguyên (như khoáng sản than, vật liệu xây dựng),
đánh giá khả năng phát triển cảng và các tuyến hàng hải phục vụ vận chuyển tài
nguyên. Đây là những nghiên cứu nhỏ lẻ, có tính chất phục vụ khai thác nhanh và triệt
để các nguồn tài nguyên khoáng sản [28].
Từ khi vịnh Hạ Long được công nhận là Di sản thiên nhiên thế giới (năm 1994),
các nghiên cứu về điều kiện môi trường và giải pháp quản lý vịnh đã được nhiều cơ
quan trong nước và tổ chức nước ngoài quan tâm. Nhìn chung, các nghiên cứu này có
thể chia thành các nhóm sau:
a. Điều tra, đánh giá hiện trạng và các áp lực lên môi trường vịnh
Các nghiên cứu nhóm này được thực hiện khá nhiều trong giai đoạn từ năm
1993 đến 2000 với sự giúp đỡ kỹ thuật và tài chính của nhiều tổ chức quốc tế như WB,
ADB, IDRC của Canada, JICA của Nhật Bản, SIDA của Thụy Điển. Phía Việt Nam,
đơn vị tham gia thực hiện các đề tài, dự án này chủ yếu là Phân viện hải dương học tại
Hải Phòng (nay là Viện Tài nguyên và môi trường biển). Các dự án, nghiên cứu điển
hình này bao gồm “Water Environment Quality of Ha Long Bay, Vietnam”, “Coastal
and Marine Environmental Management for Ha Long Bay, Socialist Republic of
Vietnam”, “The Study on Environment for Ha Long Bay”, “Pollution monitoring: case
study in Ha Long Bay, Vietnam”.
Kết quả của các nghiên cứu, dự án trên đã tạo ra một bộ tài liệu và số liệu môi
trường nền khá đầy đủ cho vịnh Hạ Long, từ điều kiện thủy hải văn, chất lượng nước,
trầm tích, lượng bụi lắng đến đa dạng sinh học trong vịnh. Các nghiên cứu cũng đã chỉ
ra các vấn đề ô nhiễm nước vịnh, các nguồn ô nhiễm và từ đó đề xuất ra các biện pháp
quản lý, giảm thiểu ô nhiễm [34, 72, 76, 81, 93].
Ngoài các dự án, nghiên cứu có sự hỗ trợ kỹ thuật, tài chính từ các tổ chức quốc
tế và nước ngoài nói trên, một số cơ quan khác trong nước cũng thực hiện các nghiên

24. 20
cứu về môi trường vịnh Hạ Long. Đề tài cấp Nhà nước KHCN 07.06: “Nghiên cứu
biến động môi trường do khai thác kinh tế và quá trình đô thị hoá gây ra; các biện pháp
kiểm soát và làm sạch bảo đảm phát triển bền vững vùng Hạ Long - Quảng Ninh - Hải
Phòng” do Đặng Trung Thuận chủ trì (thuộc Chương trình Quốc gia về tài nguyên và
môi trường – KHCN 07) đã làm sáng tỏ mối quan hệ giữa phát triển kinh tế và bảo vệ
môi trường ở đây [39]. Đề tài “Đánh giá tải lượng bồi lắng và ô nhiễm môi trường
nước trên lưu vực vịnh Cửa Lục” đã đánh giá tổng hợp những tác động do khai thác
than, các hoạt động khai thác khác và vấn đề ô nhiễm nước trên toàn lưu vực [22].
b. Nghiên cứu quản lý và bảo vệ môi trường vịnh
Nhóm đề tài, dự án này không đi sâu vào điều tra, khảo sát hiện trạng môi
trường mà kế thừa số liệu từ các đề tài trước đó. Các đề tài “Nghiên cứu xây dựng
phương án quản lý tổng hợp vùng bờ biển Việt Nam, góp phần đảm bảo an toàn môi
trường và phát triển bền vững” - Đề tài mã số KHCN-06.07 và “Quy hoạch và lập kế
hoạch quản lý tổng hợp vùng bờ vịnh Hạ Long, Quảng Ninh”- Đề tài 17/2004-ĐTNĐT
hợp tác Việt Nam – Hoa Kỳ đã đề xuất các nguyên tắc quản lý tổng hợp vùng bờ, thiết
lập các phương án quy hoạch, quản lý, bảo vệ môi trường, tài nguyên vịnh Hạ Long
[20]. Đề tài “Phân vùng sử dụng và lập kế hoạch quản lý không gian vùng bờ Quảng
Ninh - Hải Phòng” do cục Quản lý khai thác biển và hải đảo, Tổng cục Biển và Hải
đảo Việt Nam thực hiện với sự hỗ trợ kỹ thuật của Cục Đại dương quốc gia, Cơ quan
quản lý khí quyển và đại dương Mỹ, triển khai từ 2011 đến 2013 đã bước đầu áp dụng
tiếp cận quản lý biển theo không gian cho vùng biển Quảng Ninh - Hải Phòng. Dự án
“Tăng cường thực hiện Kế hoạch hành động toàn cầu – Đánh giá và lồng ghép việc
quản lý nguồn ô nhiễm biển và ven bờ từ lục địa” do Tổng cục Biển và Hải đảo Việt
Nam thực hiện với sự hỗ trợ kỹ thuật và tài chính từ Chương trình môi trường của Liên
hiệp quốc (UNEP) triển khai từ 2010 đến 2012. Trong dự án này có một nghiên cứu
thí điểm về quản lý nguồn thải lục địa gây ô nhiễm biển tại vịnh Hạ Long, Quảng Ninh
[49]. Báo cáo “Nghiên cứu lập quy hoạch môi trường vịnh Hạ Long đến năm 2020,
tầm nhìn đến năm 2030” do Sở TNMT Quảng Ninh làm chủ đầu tư đã tập trung đánh
giá hiện trạng các nguồn thải gây ô nhiễm vịnh Hạ Long (chủ yếu từ phía đất liền) và

25. 21
đưa ra các tiểu vùng môi trường cũng như các đề xuất bảo vệ môi trường cho từng tiểu
vùng [97].
Hầu hết các nghiên cứu kể trên đều đề cập đến các giải pháp quản lý vịnh Hạ
Long như tăng cường chính sách và thể chế; điều chỉnh quy hoạch phát triển và quy
hoạch bảo vệ môi trường; tăng cường các hoạt động giám sát, quản lý và nâng cao
năng lực cho các cơ quan quản lý môi trường; xây dựng hệ thống quan trắc, cảnh báo
môi trường và kiểm toán nguồn thải; đẩy mạnh ứng dụng khoa học và công nghệ trong
bảo vệ môi trường; sử dụng các công cụ kinh tế môi trường; xã hội hóa bảo vệ môi
trường vịnh, thông tin tuyên truyền và xây dựng ý thức cộng đồng tự giác tham gia bảo
vệ môi trường.
c. Mô hình hóa chất lượng nước, dự báo diễn biến chất lượng nước vịnh.
Các nghiên cứu thuộc nhóm này đi sâu vào việc sử dụng mô hình toán để mô
phỏng chế độ thủy động lực và lan truyền chất ô nhiễm, từ đó dự báo sự lan truyền,
phân bố chất ô nhiễm trong vịnh, xu hướng biến đổi nồng độ các chất ô nhiễm theo các
kịch bản tải lượng thải hiện tại và tương lai. Đề tài mô hình hóa chất lượng nước vịnh
Hạ Long đầu tiên có thể kể đến là “Ha Long Bay Environmental Pollution Study,
Quang Ninh province, Vietnam”. Đề tài này đã đánh giá khả năng pha loãng chất thải
của vịnh Hạ Long dựa trên mô hình toán hai chiều thiết lập riêng cho vịnh [71]. Đề tài
“Xây dựng mô hình toán chu trình chuyển hoá vật chất trong hệ sinh thái biển và ứng
dụng trong việc đánh giá tiềm năng sinh học và môi trường nước vùng biển tỉnh
Quảng Ninh” đã lấy vịnh Hạ Long làm nghiên cứu điểm các quá trình chuyển hóa vật
chất trong biển [3]. Nghiên cứu “Xây dựng mô hình mô phỏng dòng chảy và truyền
chất hai chiều, ứng dụng cho vùng vịnh Hạ Long” - Đề tài cấp đại học Quốc gia Hà
Nội, mã số QT 06.34 đã xây dựng một mô hình số chất lượng nước và bước đầu áp
dụng mô phỏng sự lan truyền chất từ hai nguồn thải giả định tại Cửa Lục và Hồng Gai
vào vịnh Hạ Long. Các kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy nguồn thải ở Cửa Lục có
khả năng gây ô nhiễm trực tiếp cho khu du lịch Tuần Châu và vùng nước trong vịnh
[17]. Thời gian lan truyền chất vào vịnh rất nhanh. Nguồn ô nhiễm tại Hồng Gai ít có
khả năng gây ô nhiễm cho khu vực Tuần Châu nhưng lại có khả năng lan truyền ra khu
vực lân cận và thời gian lưu giữ chất ô nhiễm khá lâu.

26. 22
Bên cạnh những đề tài xây tự xây dựng mô hình lan truyền ô nhiễm còn có các
đề tài ứng dụng một số mô hình thương mại tiên tiến trên thế giới như MIKE21,
Delft3D để mô phỏng chất lượng nước vịnh Hạ Long. Các đề tài điển hình cho số này
là đề tài “Xây dựng mô hình lan truyền chất ô nhiễm cho vịnh Hạ Long, vịnh Bái Tử
Long” do Sở Khoa học và công nghệ Quảng Ninh chủ trì và đề tài “Nghiên cứu ứng
dụng mô hình sinh thái phục vụ bảo vệ đa dạng sinh học và các hệ sinh thái biển Cát
Bà – Hạ Long” do Viện Tài nguyên và môi trường biển thực hiện [8, 37]. Kết quả của
các đề tài này cung cấp các cơ sở khoa học khá rõ ràng, đáng tin cậy phục vụ quá trình
quản lý, bảo vệ môi trường vịnh Hạ Long.
Ngoài các nghiên cứu điển hình đã đề cập ở trên còn có nhiều nghiên cứu liên
quan đến chất lượng nước vịnh Hạ Long do các cơ quan trong nước hoặc các nghiên
cứu sinh thực hiện [15, 28, 32, 33, 95, 96].
d. Nhận xét chung về các nghiên cứu liên quan đến chất lượng nước và quản lý
môi trường vịnh Hạ Long
Có thể thấy trong khoảng 20 năm qua, hoạt động nghiên cứu liên quan đến chất
lượng nước và quản lý môi trường vịnh Hạ Long đã được triển khai mạnh mẽ. Hầu hết
các nghiên cứu đều cho thấy, chất lượng nước vùng ven bờ vịnh ngày càng ô nhiễm và
chất lượng nước vùng lõi ngày càng bị suy giảm. Một số vấn đề cần được nghiên cứu
thêm như sau:
- Các đánh giá về ô nhiễm vịnh mới chỉ dừng lại ở việc so sánh số liệu thực đo
với giá trị tiêu chuẩn và chỉ ra những khu vực ô nhiễm cục bộ mà chưa phân vùng
được chất lượng nước vịnh dựa theo chỉ tiêu tổng hợp. Đặc biệt, còn thiếu các nghiên
cứu phân vùng, quy hoạch sử dụng không gian vịnh.
- Thiếu nghiên cứu về công cụ đánh giá, phân vùng chất lượng nước một cách
tổng quát tại từng thời điểm, từng khu vực cụ thể, giúp cho các cơ quan chức năng có
thể dựa vào đó đánh giá mức độ ô nhiễm nước vịnh, tìm ra nguyên nhân và biện pháp
quản lý chất lượng nước cho phù hợp với từng mục đích sử dụng.

27. 23
- Mức độ tác động của các khu vực nguồn thải đến chất lượng nước vịnh Hạ Long
mới chỉ đưa ra một cách định tính theo tổng lượng thải của từng khu vực mà chưa xem
xét đến sự lan truyền chất theo dòng chảy tổng hợp.
- Thiếu nghiên cứu về các hoạt động khai thác, sử dụng hợp lý vịnh Hạ Long theo
hiện trạng, diễn biến chất lượng nước hoặc theo đặc điểm tài nguyên sinh vật trong vịnh.
1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số chất lượng nước
1.3.1. Phương pháp tính toán
Bắt đầu vào năm 1965, Horton (Mỹ) đã đề xuất công thức tính toán đầu tiên với
ý tưởng dùng một chỉ số để tổng hợp các số liệu cần thiết khi đánh giá chất lượng nước
mặt [117]. Đến nay, chỉ số chất lượng nước (WQI) đã được nghiên cứu và sử dụng
rộng rãi để đánh giá chất lượng nước tại Mỹ, Canada, Bỉ, Thổ Nhĩ Kỳ, Ấn Độ, Thái
Lan, Malayxia, Đài Loan …
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng WQI trên thế giới và tại Việt Nam được tổng
hợp và giới thiệu tại Bảng 1.2. Kết quả tổng hợp ở Bảng 1.2 cho thấy, hầu hết các
nước trên thế giới và Việt Nam đều xây dựng công thức tính WQI cho môi trường
nước mặt là chủ yếu và đã ứng dụng một số phương pháp chính sau đây:
a. Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước của Quỹ Vệ sinh môi trường Mỹ
Đây là phương pháp sử dụng dạng tổng hoặc tích không có trọng số hoặc có
trọng số và có dạng tổng quát như sau:
WQI = 
n
i
i I
w
1
hoặc WQI =
n
w
i
i
I
1
(1.1)
Trong đó:
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên giản đồ chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng các thông số sử dụng để tính WQI
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở nhiều nghiên cứu về chỉ số chất
lượng nước cũng như áp dụng để đánh giá, phân loại chất lượng nước tại nhiều bang ở
Mỹ hay nhiều nước khác. Ưu điểm của phương pháp này là cách tính không quá phức
tạp và cho kết quả khá hợp lý đối với các nguồn nước sử dụng đa mục tiêu.

28. 24
Do tính che khuất của phép tổng cộng, Lu (1979) và Gray (1996) đã đề xuất cải
tiến dạng tổng cộng thông thường thành dạng tổng Solway [58]. Dạng tổng Solway có
công thức tính như sau:
WQI =  2
1
100
1

n
i
i I
w (1.2)
Dạng tổng Solway đã được áp dụng để đánh giá chất lượng nước cấp tại Thái
Lan, nước cửa sông tại Nam Phi và trong các nghiên cứu về nước mặt của Wepener et
al. (2006), Tyson và House (1989; Gray (1996); Bordalo (2006), Moore (1990) [103].
Liou ((2004) đã đề xuất một công thức kết hợp cả dạng tổng và dạng tích nhằm
hạn chế tính che khuất của dạng tổng cộng thông thường khi các chỉ số phụ khác nhau
quá lớn [86]. Dựa trên công thức của Liou (2004), Phạm Thị Minh Hạnh đã cải tiến và
đưa ra công thức tính WQI cho môi trường nước mặt lục địa của Việt Nam trong luận
án tiến sĩ của mình [103]. Dựa vào nghiên cứu này, ngày 01 tháng 7 năm 2011, Tổng
cục Môi trường Việt Nam đã ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng
nước mặt và có công thức tính như sau [40]:
1/3
5 2
1 1
WQI =
100 5 2
1 1
WQI pH
WQI WQI WQI
a c
b
a b
 
 
 
 
 
 
Trong đó :
- WQIa: Các chỉ số phụ đã tính toán đối với 5 thông số: DO, BOD5, COD, N-
NH4
+
, P-PO4
3-
- WQIb: Các chỉ số phụ đã tính toán đối với 2 thông số: TSS, độ đục
- WQIc: Chỉ số phụ của tổng Coliform
- WQIpH: Chỉ số phụ của pH.
(WQIa, WQIb, WQIb tra trên giản đồ chỉ số phụ hoặc tính từ công thức tính chỉ
số phụ)
b. Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước của Canada
Công thức tính toán theo phương pháp này như sau [55]:
(1.3)

29. 25
WQI = 100 -







 

732
,
1
2
3
2
2
2
1 F
F
F
(1.4)
Trong đó:
- F1 : Tỉ lệ % giữa số thông số không đạt tiêu chuẩn ít nhất một lần và tổng số
thông số.
- F2 : % số mẫu không đạt tiêu chuẩn
- F3 : Độ lệch vượt chuẩn
Ưu điểm của phương pháp này là không hạn chế số lượng thông số tính toán.
Hạn chế của công thức tính toán theo phương pháp này là chưa chỉ rõ trọng số của
từng thông số, giá trị F1 ảnh hưởng quá lớn đến kết quả tính WQI, thiếu các hướng dẫn
chọn các thông số tối ưu theo mục đích sử dụng, yêu cầu nhiều số liệu tính toán, …
[57, 56]. Trong điều kiện của Việt Nam, phương pháp tính này khó áp dụng vì để phản
ánh được chính xác tình trạng chất lượng nước, thông số F2 cần được tính từ ít nhất 6
chuỗi số liệu tại một vị trí quan trắc trong thời đoạn tính WQI [56].
c. Một số phương pháp khác
Phương pháp của Bỉ dùng hệ thống cho điểm từ 1 đến 4 để phân hạng chất
lượng nước, chưa tính đến mức độ quan trọng của từng thông số và số lượng thông số
tính toán còn hạn chế. New Zealand xác định chất lượng nước cho hoạt động giải trí có
tiếp xúc với nước bằng giá trị chỉ số phụ nhỏ nhất [92]. Phương pháp này cũng đã được
áp dụng trong nghiên cứu của Smith (1990) [107]. Theo mô hình Bhargava (Ấn Độ),
WQI riêng lẻ được tính cho mỗi mục đích sử dụng nước (như cấp nước sinh hoạt,
nông nghiệp, công nghiệp…) theo phương pháp trung bình nhân không trọng số và
WQI tổng quát được tính bằng trung bình cộng không trọng số của các WQI riêng lẻ.
Trong một số nghiên cứu về WQI của Malayxia, Trung Quốc, Ấn Độ trong những năm
gần đây, logic mờ đã áp dụng để tính WQI [87, 88, 110].
Các nghiên cứu và ứng dụng WQI cho nước biển tuy không nhiều bằng nước
mặt nhưng phương pháp tính khá đa dạng. Cục Bảo vệ môi trường Mỹ đã dùng bộ chỉ
số tổng hợp đánh giá tình trạng nước biển, bao gồm chỉ số chất lượng nước, chỉ số chất

30. 26
lượng trầm tích, chỉ số điều kiện sinh thái, chỉ số đa dạng sinh vật đáy, chỉ số tích tụ
chất ô nhiễm trong cá. Trong đó, WQI nước biển của Mỹ được xác định dựa vào số
lượng thông số chất lượng nước ở mức trung bình và xấu [118]. Trong một nghiên cứu
đề xuất WQI cho vịnh Bengan - Ấn Độ [106], WQI được tính dựa trên phương pháp
phân tích theo nhóm (cluster analysis) và phân tích khác biệt (discriminant analysis).
Tim Carruthers và Catherine Wazniak (2004) tính WQI cho vịnh Maryland - Mỹ bằng
cách cho điểm 0 cho thông số không đạt tiêu chuẩn và 1 cho thông số đạt tiêu chuẩn,
sau đó lấy trung bình cộng các điểm số này [113]. Humphrey F. Darko (2013) lại sử
dụng dạng Solway để tính WQI cho vùng ven biển Ghana [77].
Tại Việt Nam, một số nhà khoa học đã đưa ra các dạng công thức tính WQI cho
môi trường nước mặt là chủ yếu. Đi đầu trong các công trình nghiên cứu này là Phạm
Ngọc Hồ, Lê Trình, Tôn Thất Lãng. Phương pháp tính toán của Phạm Ngọc Hồ có ưu
điểm là đã xét đến mức độ vượt tiêu chuẩn của nhóm thông số chất lượng nước không
đạt giới hạn cho phép so với tổng lượng ô nhiễm chung. Bên cạnh đó, phương pháp
này không hạn chế số lượng thông số tính toán, thang phân loại chất lượng nước và
trọng số của các thông số đều được tính toán lí thuyết, dựa trên tiêu chuẩn môi trường
của quốc gia ứng với từng thành phần môi trường nước (nước mặt, nước ngầm, nước
biển). Phương pháp tính này đã được áp dụng để đánh giá chất lượng nước ven biển
Thanh Hóa [102].
Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ đã đưa ra một số tiêu chí đánh giá ưu nhược
điểm của từng WQI như sau [117]:
1. Tính toán dễ dàng;
2. Mô tả được mức độ quan trọng của các thông số tính toán;
3. Bao gồm các thông số được đo đạc thường xuyên và thường được sử dụng;
4. Bao gồm các thông số có mức độ ảnh hưởng rõ rệt đến hệ thủy sinh hoặc
hoạt động giải trí của con người;
5. Bao gồm chất độc hại;
6. Dễ dàng kết hợp thêm các thông số mới;
7. Được tính toán dựa trên các tiêu chuẩn hoặc quy chuẩn đã có;

31. 27
8. Có cở sở khoa học rõ ràng;
9. Được kiểm tra với số liệu thực tế và cho kết quả hợp lý;
10. Có khoảng phân loại rõ ràng;
11. Tránh được tính che khuất (eclipsing) và tính ảo (ambiguous);
12. Có độ nhạy lớn khi có sự thay đổi giá trị của thông số chất lượng nước;
13. Có thể áp dụng để đánh giá sự thay đổi theo thời gian, so sánh chất lượng
nước ở những khu vực khác nhau, cung cấp thông tin cho các nhà ra quyết
định và công chúng;
14. Có hướng dẫn rõ ràng về cách tính khi thiếu số liệu;
15. Các hạn chế của WQI phải được chỉ ra.
Một trong những tiêu chí của WQI là phải tránh được tính che khuất và tính ảo
[58, 63, 117]. Tính che khuất là hiện tượng một chỉ số phụ thể hiện chất lượng nước
xấu nhưng có thể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lượng tốt. Tính che khuất thường
xuất hiện khi các giá trị chỉ số phụ chênh lệch nhau lớn, kết quả là giá trị qi nhỏ sẽ bị
các giá trị qi lớn hơn “che khuất” và không thể hiện được mức độ ô nhiễm của thông
số này. Tính ảo là hiện tượng khi chất lượng nước chấp nhận được nhưng chỉ số WQI
lại thể hiện ngược lại [44, 58, 99]. Tính ảo và tính che khuất của WQI phụ thuộc vào
phương pháp tổng hợp chỉ số phụ của thông số tính toán.
1.3.2. Các thông số tính toán
Trong các công thức tính WQI, chỉ có công thức của Canada và của Phạm Ngọc
Hồ (2012) không giới hạn thông số tính toán. Ưu điểm của các công thức này là có thể
áp dụng với tất cả các chuỗi số liệu đo đạc sẵn có. Các công thức WQI còn lại đều giới
hạn thông số tính. Kết quả tổng hợp trong Bảng 1.2 cho thấy, các thông số thường
được chọn để đánh giá chất lượng nước mặt là: nhiệt độ, pH, DO (hoặc % ôxy bão
hòa), chất rắn lơ lửng, BOD5, NH4
+
(NH3), PO4
3-
, coliform. Các thông số thường dùng
cho nước biển là DO, TN, TP, chlorophyll a (chl-a), độ trong, NH3-N, NO3
-
-N, PO4
3-
-P,
BOD, TSS [90, 106, 113, 118, 121].

32. 28
Trong bộ chỉ thị về môi trường quốc gia theo Thông tư số 10/2009/BTNMT
ngày 11/8/2009, các chỉ thị đánh giá tình trạng chất lượng nước biển ven bờ là: DO,
BOD5, NH4
+
, dưỡng chất (theo TN và TP hoặc theo NO3
-
, NO2
-
, PO4
3-
), Clo hữu cơ,
dầu mỡ, kim loại nặng, chl-a [6]. Báo cáo “Xây dựng bộ tiêu chí khoanh vùng kiểm
soát ô nhiễm môi trường nước biển ven bờ” của Cục Kiểm soát ô nhiễm (Tổng cục
Môi trường) năm 2010 đề xuất các thông số ô nhiễm dùng để đánh giá chất lượng nước
biển ven bờ là: TSS, COD, NH4
+
, dầu, As (hoặc Pb, xianua, Cd), tổng Coliform [9].
Ott (1978), Dunnette (1979) và Tebbutt (2002) đã khuyến nghị rằng các thông
số tính WQI cho môi trường nước mặt lục địa (nước ngọt) cần được lựa chọn trong
năm nhóm chỉ thị suy giảm chất lượng nước, bao gồm (i) nhóm hàm lượng ôxy và nhu
cầu ôxy, (ii) nhóm phú dưỡng, (iii) nhóm tác động đến sức khỏe, (iv) nhóm đặc tính vật
lý và (v) nhóm chất rắn trong nước [69, 99, 111].
Bên cạnh những khuyến nghị trên, Ott (1978) cũng đã đưa ra 5 tiêu chí lựa chọn
thông số đại diện để tính chỉ số chất lượng nước như sau [99]:
- Thông số được đo đạc thường xuyên và thường được sử dụng;
- Thông số có ảnh hưởng rõ rệt đến hệ thủy sinh hoặc hoạt động giải trí của
con người;
- Thông số có nguồn gốc nhân sinh, gắn với các hoạt động xả thải;
- Thông số dễ dàng kiểm soát thông qua các chương trình giảm thiểu ô nhiễm;
- Thông số có khoảng giá trị phản ánh rõ ràng mức độ ô nhiễm, từ không ô
nhiễm đến ô nhiễm nặng.
Trong báo cáo phân tích độ nhạy của chỉ số chất lượng nước Canada, một kiến
nghị đưa ra cho quá trình lựa chọn thông số tính WQI là không nên lựa chọn quá nhiều
thông số đại diện để tính WQI [55]. Việc sử dụng nhiều thông số ít khi vượt quá giới
hạn cho phép (GHCP) sẽ làm tăng giá trị WQI và làm tăng tính che khuất của WQI.
Kết quả tổng hợp ở Bảng 1.2 cho thấy, số lượng các thông số dùng để tính WQI
thường từ 8 đến 10 thông số.

33. 29
1.3.3. Trọng số của các thông số
Trong thực tế, mỗi thông số có tầm quan trọng khác nhau trong chất lượng
nước. Trên thế giới, trọng số có thể xác định bằng các phương pháp sau:
- Phương pháp Delphi (xin ý kiến chuyên gia).
- Phương pháp cho điểm đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng
hoặc tầm quan trọng của các thông số đối với đời sống thủy sinh.
Tại Việt Nam, trọng số chủ yếu được xác định theo phương pháp Delphi. Ngoài
ra, Phạm Ngọc Hồ (2012) còn đề xuất phương pháp xác định trọng số dựa vào GHCP
của chất quy chuẩn với GHCP của chất cần tìm theo các công thức sau [102]:
(1.5)
Trong đó:
Wi: Trọng số của thông số i
Wi’: Trọng số tạm thời của thông số i so với chất quy chuẩn
n: Số lượng thông số tính WQI
C1*: GHCP (theo quy chuẩn quốc gia) của thông số được chọn làm chất quy chuẩn
Ci*: GHCP (theo quy chuẩn quốc gia) của thông số i
1.3.4. Thang phân loại chất lượng nước
Một số phương pháp xác định thang phân loại chất lượng nước như sau:
- Trong nghiên cứu về WQI của Nam Phi, thang phân loại WQI dựa vào đặc
điểm thống kê toán học của các chỉ số phụ và WQI [62].
- Trong nghiên cứu về WQI cho nước cấp của Thái Lan và của bang Oregon
(Mỹ), thang phân loại WQI lại dựa vào chính hiện trạng và diễn biến chất lượng nước
thực tế [58, 63].
Wi’ = C1*/Ci*

34. 30
- Thang phân loại chỉ số chất lượng môi trường trong nghiên cứu của Phạm
Ngọc Hồ (2012) lại dựa vào tỉ số giữa các thông số vượt chuẩn (k) và tổng số thông số
khảo sát (n) nên ngưỡng đánh giá phụ thuộc vào n, không tự quy định như các phương
pháp khác.
- Trong một số nghiên cứu về WQI của Malayxia, Trung Quốc, Ấn Độ, bang
Massachusetts (Mỹ) thang phân loại dựa trên số lượng thông số vượt GHCP và mức
độ vượt GHCP của các thông số tính WQI [87, 88, 109, 129].
1.3.5. Nhận xét về các nghiên cứu chỉ số chất lượng nước
Quá trình tổng quan, phân tích tình hình nghiên cứu và ứng dụng WQI nói trên
cho thấy, WQI được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Trong các phương
pháp tính WQI, phương pháp của Mỹ được đưa vào nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng
nhiều nhất. Các nghiên cứu về WQI cho nước biển trên thế giới không nhiều bằng
nước mặt nhưng các phương pháp tính và thông số tính khá đa dạng, phụ thuộc nhiều
vào đặc điểm khu vực nghiên cứu và mục đích sử dụng WQI.
Tại Việt Nam, Tổng cục môi trường cũng đã ban hành Sổ tay hướng dẫn tính
toán WQI cho nước mặt. Đến nay vẫn chưa có công trình nghiên cứu chuyên sâu về
WQI dành riêng cho nước biển ven bờ, mặc dù đã có một số nghiên cứu đánh giá chất
lượng nước biển ven bờ bằng WQI. Do vậy, cần có thêm các nghiên cứu xây dựng
WQI phục vụ công tác đánh giá, phân vùng và quản lý chất lượng nước biển.

35. 31
Bảng 1.2. Tổng hợp tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số chất lượng nước
TT
Nơi áp
dụng hoặc
xây dựng
WQI
Dạng công thức
Phương pháp
tính
Thông số tính
Thang phân
loại
Phạm
vi áp
dụng
Nguồn
tham
khảo
Ghi chú
I Trên thế giới
1 Mỹ (Quỹ
Vệ sinh
môi trường
Mỹ -NSF)

n
i
i I
w
1

n
w
i
i
I
1
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng thông số sử dụng để tính
WQI
Tổng có trọng
số và tích có
trọng số
Thay đổi nhiệt
độ, độ đục, tổng
chất rắn, pH,
BOD5, % ôxy
bão hòa, N-NO3,
PO4
3-
, feacal
coliform
(9)
0-25: Rất ô
nhiễm
26-50: Ô
nhiễm
51-70: Trung
bình
71-90: Tốt –
91- 100: Rất
tốt
Nước
mặt
[117] Phương này được sử
dụng rộng rãi trong các
nghiên cứu của Prati et
al. (1971), Sargaonkar
and Deshpande (2003),
Frumin et al. (1997),
Brown et al. (1970),
Bhargava (1983),
Brown et al (1972)
Couillard and Lefebvre
(1985), Bardalo et al.
(2001), Kumar and
Alappat (2004) [109]
Mỹ (Cục
bảo vệ môi
trường
Mỹ)
Không tính theo công thức mà dựa trên
giá trị của từng thông số so với GHCP
và số lượng thông số vượt GHCP
TN, TP, DO, độ
trong,
Chlorophyll-a
(4)
Ba khoảng tốt,
trung bình và
xấu dựa vào số
lượng thông số
vượt GHCP
Nước
ven
biển
[118]

36. 32
Mỹ (bang
Oregon)


n
i i
I
n
1
2
1
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ hoặc tính từ hàm toán
chỉ số phụ)
- n: số lượng thông số sử dụng để tính
WQI
Trung bình
bình phương
điều hòa không
trọng số
% ôxy bão hòa,
BOD5, N-NH4
+
,
N-NO3, nhiệt độ,
tổng chất rắn,
TP, pH, E.
coliform (9)
0-59: Rất ô
nhiễm, 60-79:
Ô nhiễm, 80-
84: Trung
bình; 85-89:
Tốt, 90-100:
Rất tốt
Nước
mặt
[63,
98]
Mỹ (vịnh
Maryland)
Cho điểm 4 thông số từ 0 đến 1 và lấy
trung bình cộng các điểm số này
Trung bình
cộng
Chl-a, TN, TP,
DO
(4)
2 mức độ: phù
hợp hoặc
không phù hợp
cho cá và thảm
cỏ biển
Nước
ven
biển
[113]
2 Malaysia
i
n
i
i I
w

1
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ hoặc tính từ hàm toán
chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng thông số sử dụng để tính
WQI
Tổng có trọng
số
DO, BOD,
COD, SS, N –
NH3 và pH
(6)
3 mức độ chất
lượng nước
dựa vào WQI
hoặc chỉ số
phụ của BOD,
N – NH3, SS
Nước
sông
[87]
3 Thổ Nhĩ
Kỳ i
n
i
i I
w

1
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ hoặc tính từ hàm toán
chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng thông số sử dụng để tính
WQI
Tổng có trọng
số
BOD5, N-NO3
-
,
As, DO, F, TP,
Hg, Se, Cd, CN-
,
coliform,pH
(12)
0-24: Rất ô
nhiễm
25-49: Ô
nhiễm
50-74: Trung
bình
75-94: Tốt
95-100: Rất
tốt
Nước
uống
[78] Chỉ số này còn được gọi
là “Universal Water
Quality Index” và được
áp dụng tại nhiều nước
khác ở châu Âu

37. 33
4 Ấn Độ
(Bang
Bhargava)
100
/
1
1







 

n
n
i
i
i F
WQI
k
WQI
WQI
k
i
i


 1
- WQIi: Chỉ số chất lượng nước cho mỗi
mục đích sử dụng nước (nước sinh hoạt,
nông nghiệp, công nghiệp…)
- WQI: Chỉ số chất lượng nước tổng hợp
- Fi: Giá trị "hàm nhạy" của thông số i,
nhận giá trị trong khoảng 0,01  1. Fi
thực chất là chỉ số phụ của thông số thứ i
- k: số mục đích sử dụng nước
- n: số lượng thông số tính WQI
WQIi : Trung
bình nhân
không trọng số
WQI : Trung
bình cộng
không trọng số
Các thông số
được lựa chọn
tuỳ thuộc vào
mục đích sử
dụng nước (từ 3
đến 5 thông số)
0-10: Rất ô
nhiễm
11-34: Ô
nhiễm
35-64: Trung
bình
65-89: Tốt
90-100: Rất
tốt
Nước
mặt
[43] Nếu một trong các chất
ô nhiễm có độc tính cao
vượt quá mức cho phép
theo tiêu chuẩn, quy
chuẩn quốc gia hoặc
quốc tế, thì WQI = 0
Ấn Độ
(vịnh
Bengal)
WQI = D/1.591
D = -0.653[DO]–0.587[pH]+ 2.080[NH3]
+ 2.007[PO4
3-
]
+1.283[BOD]+0.003[TSS]+5.256
[DO], [pH], [NH3] ... là nồng độ quan
trắc của các thông số DO, pH, NH3 ...
NH3-N, NO3
-
-
N, PO4
3-
- P,
BOD, TSS, pH,
DO (7)
[106]
5 Nam Phi
 2
1
10
1

n
i
i I
w
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng thông số WQI
Dạng tổng
Solway
DO, N – NH3,
NO3
-
- N, F.coli,
PO4
3-
(6)
0-3: Rất kém
3-5: Kém
5-7: Trung
bình
7-9: Tốt
9-10: Rất tốt
Nước
cửa
sông
[62] Dạng Solway còn được
sử dụng khá rộng rãi
trong các nghiên cứu về
nước mặt của Wepener
et al. (2006), Tyson and
House (1989); Gray
(1996); Bordalo (2006),
Moore (1990) [44, 103]
6 Ghana
 2
1
100
1

n
i
i I
w
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ)
Dạng tổng
Solway
%DOBH, BOD,
NH4
+
-N, F.coli,
pH, NO3
-
, PO4
3-
,
SS, EC, nhiệt độ
>80: Tốt
50-80: Trung
bình
25-50 Xấu
Cửa
sông
ven
biển
[77]

38. 34
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng thông số WQI
(11) <25: Rất xấu
7 Thái Lan
=  2
1
100
1

n
i
i I
w nếu WQI > Imin
= Imin nếu WQI ≤ Imin
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ hoặc tính từ hàm toán
chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng các thông số sử dụng để
tính WQI
- Imin: chỉ số phụ nhỏ nhất
Dạng tổng
Solway kết
hợp với chỉ số
phụ nhỏ nhất
Độ đục, DO,
pH, N- NO3
-
,
TDS, Fe, độ
màu, BOD5, Mn,
N – NH3, độ
cứng, P-PO4
3-
(12)
0-40: Rất ô
nhiễm
40-49: Ô
nhiễm
50-64: Trung
bình
65-84: Tốt
85-100: Rất
tốt
Nước
cấp
[58]
8 Đài Loan 3
/
1
1
1
2
1
3
1










































k
k
j
j
j
i
i
i
tox
pH
tem
q
w
q
w
q
C
C
C
- Ctem, CpH, Ctox : Chỉ số phụ tương
đương ứng với nhiệt độ, pH và các chất
độc hại (tra trên giản đồ chỉ số phụ hoặc
tính từ công thức tính chỉ số phụ)
- qi: Chỉ số phụ của nhóm các thông số
DO, BOD5, N-NH3
- qj : Chỉ số phụ của nhóm thông số độ
đục, TSS
- qk : Chỉ số phụ của nhóm vi sinh vật
bao gồm feacal coliform
Kết hợp dạng
tổng và dạng
tích theo nhóm
thông số
Nhiệt độ, pH và
các chất độc hại,
DO, BOD5, N-
NH3, độ đục,
TSS,
feacal coliform
(8 thông số và
nhóm các chất
độc hại)
Nước
mặt
[86]

39. 35
9 Canada
100 -







 

732
,
1
2
3
2
2
2
1 F
F
F
- F1 : Tỉ lệ % giữa số thông số không đạt
tiêu chuẩn ít nhất một lần và tổng số
thông số.
- F2 : % số mẫu không đạt tiêu chuẩn
- F3 : Độ lệch vượt chuẩn
Tổng hợp của
các yếu tố: F1,
F2, F3
Không giới hạn
thông số
0-44: Rất ô
nhiễm
45-64: Ô
nhiễm
65-79: Trung
bình
80-94: Tốt
95-100: Rất
tốt
Nước
ngọt
[55]
10 Bỉ Cho điểm từ 1 đến 4 cho nồng độ từng
thông số và tổng hợp các điểm số này
Lấy tổng các
điểm số
DO, BOD5,
NH4
+
, P-PO4
3-
(4)
Nước
mặt
[19]
11 New
Zealand
min (I1, I2 ... In)
- I1, I2 ... In : Chỉ số phụ của thông số thứ
nhất, thứ 2, thứ n (tra trên giản đồ chỉ số
phụ)
Chỉ số phụ nhỏ
nhất
F. coli hoặc
E.coli, pH, độ
đục, BOD5, các
dạng hòa tan
của P và N
Nước
mặt
cho
hoạt
động
giải trí
có tiếp
xúc với
nước
[92] Phương pháp này còn
được áp dụng ở nghiên
cứu của Smith (1990)
[107]
II Tại Việt Nam
1 Tổng cục
Môi
trường
3
/
1
2
1
5
1 2
1
5
1
100 






 
 

c
b
b
a
a
pH
WQI
WQI
WQI
WQI
- WQIa : Các chỉ số phụ đã tính toán đối
với 5 thông số: DO, BOD5, COD, N-
NH4
+
, P-PO4
3-
- WQIb: Các chỉ số phụ đã tính toán đối
với 2 thông số: TSS, độ đục
- WQIc: Chỉ số phụ của tổng coliform
Kết hợp trung
bình cộng và
trung bình
nhân không
trọng số theo
nhóm thông số
có tương quan
cao với nhau
DO, BOD5,
COD,
N-NH4
+
, P-PO4
3
,
TSS, độ đục,
tổng coliform
pH
(9)
0-25: Ô nhiễm
nặng
26-50: Giao
thông thủy
51-75: Tưới
tiêu
76-90: Cấp
nước sinh hoạt
Nước
mặt
[40] Được xây dựng trên cơ
sở nghiên cứu của Phạm
Thị Minh Hạnh (2009),
Trung tâm Quan trắc
(2010) [44, 103]

40. 36
- WQIpH: Chỉ số phụ của pH.
(WQIa, WQIb, WQIb tra trên giản đồ chỉ
số phụ hoặc tính từ công thức tính chỉ số
phụ)
nhưng phải xử
lý
91-100: Cấp
nước sinh hoạt
2 Thành phố
Hồ Chí
Minh, Hà
Nội
i
n
i
i I
w

1
hoặc
n
w
i
i
I
1
hoặc
100
/
1
1







 

n
n
i
i
i F
WQI
k
WQI
WQI
k
i
i


 1
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng các thông số sử dụng để
tính WQI
- WQIi: Chỉ số chất lượng nước cho mỗi
mục đích sử dụng nước (nước sinh hoạt,
nông nghiệp, công nghiệp…)
- WQI: Chỉ số chất lượng nước tổng hợp
- Fi: Giá trị "hàm nhạy" của thông số i,
nhận giá trị trong khoảng 0,01  1. Fi
thực chất là chỉ số phụ của thông số thứ i
k: số mục đích sử dụng nước
Tổng có trọng
số và tích có
trọng số
DO, BOD5, tổng
N, tổng P, SS, độ
đục, tổng
coliform, pH,
dầu mỡ
(10)
Phân loại theo
cách tính WQI
của Quỹ Vệ
sinh Môi
trường Mỹ và
Ấn Độ (Bang
Bhargava)
Nước
sông,
kênh
rạch
[42] Cách tính WQI này dựa
vào phương pháp tính
của Quỹ Vệ sinh Môi
trường Mỹ và Ấn Độ
(Bang Bhargava)
3 Sông Sài
Gòn i
n
i
i I
w

1
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i (tra trên
giản đồ chỉ số phụ hoặc tính từ hàm toán
chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng các thông số tính WQI
Tổng có trọng
số
pH, TSS, độ đục,
DO, TN, TP,
BOD5 và
coliform (8)
0-25: Rất kém
26-50: Kém
51-70: Trung
bình
71-90: Tốt
91-100: Rất
tốt
Nước
sông
[16]

41. 37
4 Sông Đồng
Nai, sông
Hậu
i
n
i
i I
w

1
- Ii : chỉ số phụ của thông số thứ i tra trên
giản đồ chỉ số phụ hoặc tính từ hàm toán
tính chỉ số phụ)
- wi: trọng số của thông số thứ i
- n: số lượng các thông số sử dụng để
tính WQI
Tổng có trọng
số
pH, SS, DO,
COD, BOD5 và
coliform
(6)
0-30: Ô nhiễm
nặng
30-50: Ô
nhiễm vừa
50 -70: Ô
nhiễm nhẹ
70-90: Ô
nhiễm rất nhẹ
90-100:
Không ô
nhiễm
Nước
sông
[26,
27]
5 Các thành
phần môi
trường nói
chung
WQ 100 1 k
n
P
T I
P
 
 
 
 
Pn = Pk + Pm
- Pk : độ lệch tiêu chuẩn tổng cộng của k
thông số không phù hợp tiêu chuẩn cho
phép
- Pm : độ lệch tiêu chuẩn tổng cộng của m
thông số phù hợp tiêu chuẩn cho phép
- Pn: độ lệch tổng cộng
Đánh giá chất
lượng thành
phần môi
trường bằng
chỉ tiêu tổng
hợp có trọng số
Không giới hạn
các thông số tính
toán
Xác định dựa
trên số lượng
các thông số
sử dụng để
tính chỉ số môi
trường và chia
thành 5 cấp :
Rất tốt, tốt,
trung bình,
xấu và rất xấu
Các
thành
phần
môi
trường
[102]

42. 38
1.4. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô hình toán phục vụ quản lý chất lượng
nước biển
1.4.1. Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô hình toán phục vụ quản lý chất lượng
nước biển
Trong nhiều năm trở lại đây, mô hình toán đã được sử dụng để cải thiện hiểu
biết của con người về các quá trình môi trường phức tạp và giải đáp nhiều câu hỏi liên
quan đến các vấn đề quản lý tài nguyên. Mô hình toán có thể sử dụng để mô phỏng sự
di chuyển của hoàn lưu khối nước do sự biến động mùa, dao động của thủy triều ở các
mùa khác nhau, dự báo lan truyền và phân bố của các chất gây ô nhiễm theo các kịch
bản, dự báo năng suất sinh học, ... Kiểm soát sự lan truyền chất gây ô nhiễm để bảo vệ
môi trường nước là một trong những lĩnh vực của quản lý vùng ven biển. Các kết quả
ứng dụng mô hình toán chất lượng nước có thể cung cấp thông tin như các chất gây ô
nhiễm đó xuất phát từ đâu, di chuyển và biến đổi như thế nào từ các nguồn phát thải ra
khu vực xung quanh.
Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ là đơn vị đi đầu trong việc phát triển và ứng
dụng mô hình toán trong quản lý chất lượng nước. Một số mô hình toán do cơ quan
này xây dựng như WASP, QUAL2K, Aquatox, EFDC đã được áp dụng ở nhiều nước,
trong đó có Việt Nam [11, 112]. Đến nay, nhiều mô hình số trị mô phỏng các quá trình
thủy động lực học và lan truyền chất đã được xây dựng và sử dụng khá thành công ở
nhiều nước trên thế giới như các mô hình họ MIKE (Đan Mạch), SOBEK, Delft3D
(Hà Lan), Hydro-GIS, MECCA, EFDC (Mỹ). Cục bảo vệ môi trường Hồng Kông
cũng xây dựng mô hình toán để đánh giá, dự báo tác động do các hoạt động của con
người đến chất lượng môi trường nước vùng ven bờ từ năm 1986 đến 2006. Kết quả
nghiên cứu cho thấy sự ảnh hưởng của mỗi yếu tố tự nhiên và từng hoạt động của con
người, từng nguồn ô nhiễm đến chất lượng môi trường nước vùng ven bờ qua từng
thời kỳ, từ đó đưa ra các phương án quản lý những nguồn gây ô nhiễm chủ yếu [85].
Mô hình POM của A.Blumberg và G.Mellor (1987) đã được áp dụng trong dự án
“Quản lý môi trường đô thị” (Dự án ECOSIM) tại vịnh Saronikos (Hy Lạp). Saronikos
là một vịnh nửa kín nằm ở phía nam thủ đô Athens, thành phố với khoảng 3,5 triệu dân
và khoảng 720.000 m3
nước thải vào vịnh này hằng ngày [130]. Đây là dự án hợp tác

43. 39
giữa Áo, Đức, Hy Lạp, Ý, Phần Lan và Anh. Một nhóm tác giả người Mỹ đã sử dụng
mô hình Delft3D – Flow mô phỏng đặc điểm lan truyền và trạng thái của 2 loại vi sinh
vật là Enterococci và Staphylococcus aureus để đánh giá và so sánh tác động của các
nguồn thải khác nhau đến chất lượng nước bãi biển Hobie , Miami, Mỹ [124]. Mô hình
toán cũng đã được sử dụng để mô phỏng vận chuyển bùn cát và sự pha loãng COD tại
vùng vịnh Langya (Trung Quốc) dưới sự tác động của dòng chảy và sóng [59] hay lựa
chọn các vị trí đổ bùn thải ngoài khơi ... [96, 108].
Các mô hình toán học sử dụng cho các nghiên cứu chất lượng nước ở Việt Nam
được bắt đầu từ những năm 90 của thế kỷ 20 ở một số cơ quan nghiên cứu như Viện
Cơ học, Viện Địa lý, Viện Khí tượng, thủy văn, Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học
Quốc gia Hà Nội) và Đại học Thủy lợi. Một số mô hình toán học có khả năng tính toán
và ứng dụng mạnh đã có mặt ở Việt Nam như MIKE (Viện Khoa học thủy lợi, Viện
Cơ học), Delft3D (Viện Tài nguyên và môi trường biển, Trường Đại học Thủy lợi,
Trung tâm hải văn và môi trường - BTNMT), SMS (Trường Đại học Khoa học tự
nhiên). Mô hình toán học được dùng trong các dự án quản lý lưu vực sông như một
công cụ hỗ trợ nghiên cứu, đánh giá các phương án quản lý lưu vực khác nhau, ví dụ
như ứng dụng mô hình MIKE phục quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông
Hồng - Thái Bình, lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn; ứng dụng mô hình SWAT- ISSI
phục vụ quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cả. Đặc biệt, các mô hình
về thủy động lực, vận chuyển bùn cát và chất lượng nước cũng đã được sử dụng như là
những công cụ hỗ trợ tích cực trong dự án “Quản lý tổng hợp vùng bờ Việt Nam – Hà
Lan” ở các khu vực Thừa Thiên - Huế, Nam Định và Bà Rịa - Vũng Tàu [119].
Tình hình nghiên cứu và áp dụng mô hình toán cho quản lý chất lượng nước
vịnh Hạ Long đã được tổng quan trong phần 1.2.
1.4.2. Giới thiệu về mô hình Delft3D
Delft3D là một mô hình tổng hợp 2 hoặc 3 chiều do Viện Thủy lực Delft (WL |
Delft Hydraulics) của Hà Lan nghiên cứu phát triển. Mô hình này gồm các mô đun
chính như Delft3d - Flow (thủy động lực), Delft3d - Waq (chất lượng nước),
Delft3d - Eco (sinh thái học), Delft3d - Sed (trầm tích) và Delft3d - Morph (địa hình