Hệ thống sông Dinh bao trùm gần hết và cung cấp phần lớn lượng nước mặt, có vai trò hết sức quan trọng đến các hoạt động nhân sinh và sự phát triển KTXH của tỉnh Ninh Thuận. Mặc dù đã có những nghiên cứu cũng như giám sát chất lượng nước sông nhưng vẫn còn rất hạn chế. Một đợt khảo sát tháng 10/2014 đã được tiến hành nhằm đánh giá bổ sung chất lượng nước sông vào mùa mưa. Qua đó, có thể nhận thấy rằng, chất lượng môi trường nước sông vào mùa mưa vẫn còn trong điều kiện khá tốt, không có hiện tượng ô nhiễm chất hữu cơ và dinh dưỡng trên toàn tuyến sông, nhìn chung nước sông phù hợp với các mục đích sử dụng nước tại địa phương. Sự phân bố của các thông số khảo sát không đồng nhất. Các thông số DO, BOD5 hầu như không có sự khác biệt giữa các điểm khảo sát; các thông số COD, NO2-N, NH3,4-N, và PO4­­-P có xu hướng tăng từ thượng nguồn xuống hạ nguồn. Thông số pH có giá trị tương đối thấp ở giữa nguồn và cao dần ở hai phía đầu và cuối nguồn. Các thông số NO3-N và TSS có sự khác biệt lớn giữa các điểm khảo sát và xu hướng phân bố cũng không rõ ràng. Bên cạnh đó, các giá trị về hàm lượng kim loại nặng không cao tại khu vực cửa sông mà cao tại các điểm giữa nguồn. Hầu hết các thông số có nhiều biến động qua các năm từ 2010 – 2014, nhưng đều nằm trong các giới hạn cho phép. Tuy nhiên, thông số Fe luôn vượt mức giới hạn cho phép đối với cột A2 (2010 – 2012) và cột B1 (2013 – 20140); mặc dù vậy, thông số này đang có xu hướng giảm mạnh, từ mức 6453 µg/l năm 2010 (gấp hơn 4 lần so với GTGH cột B1), giảm đến mức gần về trong giới hạn cho phép của cột A2 (1000 µg/l) trong các năm 2013 và 2014. Cần có các nghiên cứu sâu hơn về hàm lượng cũng như hành vi của kim loại này trong sông Dinh để có thể giải thích xu hướng trên. Ngoài ra, có thể dự đoán sơ bộ rằng sông Dinh chưa có nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng môi trường nước vùng biển liền kề. Tuy nhiên, với tốc độ đô thị hóa phía hạ lưu sông, trong khu vực thành phố Phan Rang – Tháp Chàm, cần quản lý tốt các nguồn thải và tăng cường lớp phủ thực vật ven sông nhằm giảm thiểu sự rửa trôi các chất ô nhiễm xuống lưu vực sông, cũng như bảo vệ môi trường vùng vịnh Phan Rang.