Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính Tổng lượng thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông ở Việt Nam, ứng dụng thử nghiệm đối với COD cho đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------***-------

Nguyễn Ngọc Hƣng NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TỔNG LƢỢNG THẢI TỐI ĐA (TMDL) CHO LƢU VỰC SÔNG Ở

VIỆT NAM - ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI COD CHO ĐOẠN TỪ PHỦ LÝ ĐẾN GIÁN KHẨU THUỘC LƢU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------***-------

Nguyễn Ngọc Hƣng

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TỔNG LƢỢNG THẢI TỐI ĐA (TMDL) CHO LƢU VỰC SÔNG Ở VIỆT NAM - ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI COD

CHO ĐOẠN TỪ PHỦ LÝ ĐẾN GIÁN KHẨU THUỘC LƢU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY

Chuyên ngành Mã số

: Khoa học Môi trường : 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

TS. ĐỖ HỮU TUẤN TS. NGUYỄN PHẠM HÀ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Hà Nội - 2020

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên cho tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành đến

giảng viên TS. Đỗ Hữu Tuấn, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội và TS.

Nguyễn Phạm Hà, Tổng Cục môi trường đã giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tận tình

trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Lãnh đạo và toàn thể các Thầy giáo,

Cô giáo Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội cũng như gia

đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Học viên

i

Nguyễn Ngọc Hưng

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................... iv

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. vi

DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 3

1.1. Tổng quan về TMDL ....................................................................................... 3

1.1.1. Khái niệm ................................................................................................... 3

1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và áp dụng TMDL tại một số nước trên

thế giới ....................................................................................................... 4

1.1.3. Các bước thực hiện TMDL ......................................................................... 8

1.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng TMDL tại Việt Nam ................................ 9

1.2.1. Kết quả nghiên cứu TMDL tại Việt Nam ................................................... 9

1.2.2. Thuận lợi và thách thức khi áp dụng TMDL tại Việt Nam ...................... 11

1.2.3. Đề xuất phương pháp luận xây dựng, áp dụng TMDL trong kiểm soát

môi trường LVS tại Việt Nam ................................................................. 12

1.3. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ............................................................... 13

1.3.1. Điều kiện tự nhiên tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy .................................... 13

1.3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy ......................... 19

1.3.3. Hiện trạng chất lượng nước tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy ..................... 20

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 27

2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 27

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 27

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 27

2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 29

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 30

2.3.1. Phương pháp thu thấp số liệu ................................................................... 30

2.3.2. Phương pháp thống kê, tổng hợp .............................................................. 30

ii

2.3.3. Phương pháp điều tra khảo sát tại khu vực ứng dụng triển khai TMDL .. 30

2.3.4. Phương pháp mô hình ............................................................................... 31

2.3.5. Phương pháp lấy mẫu ............................................................................... 35

2.3.6. Phương pháp phân tích mẫu ..................................................................... 37

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .............................................................. 38

3.1. Kết quả điều tra khảo sát về số liệu khí tƣợng, thủy văn ........................... 38

3.2. Kết quả mô hình chất lƣợng nƣớc tại khu vực nghiên cứu ....................... 46

3.2.1. Quan trắc chất lượng khu vực nghiên cứu ................................................ 46

3.2.2. Tải lượng ô nhiễm và phân bố tải lượng ô nhiễm COD trên lưu vực sông

Nhuệ - Đáy ............................................................................................... 48

KẾT LUẬN .............................................................................................................. 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 58

iii

PHỤ LỤC ................................................................................................................. 62

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Nhu cầu Oxy sinh hóa BOD5

BTN&MT Bộ Tài nguyên và Môi trường

BVMT Bảo vệ môi trường

CLN Chất lượng nước

COD Nhu cầu Oxy hóa học

ĐMC Đánh giá môi trường chiến lược

ĐTM Đánh giá tác động môi trường

IDA Tổ chức phát triển quốc tế

IPCC Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

JICA Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản

KCN Khu công nghiệp

KCX Khu chế xuất

KĐT Khu đô thị

KHĐT Kế hoạch và Đầu tư

KT-XH Kinh tế xã hội

LA Phân bổ tải lượng

LVS Lưu vực sông

MOS Biên độ an toàn

NHTG Ngân hàng thế giới

NSNN Ngân sách nhà nước

STN&MT Sở Tài nguyên và Môi trường

SUB Khu vực nhỏ

TCMT Tiêu chuẩn môi trường

iv

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TMDL Tổng tải lượng ô nhiễm tối đa hàng ngày

TN&MT Tài nguyên và Môi trường

TN&MT Sở Tài nguyên và Môi trường

US. EPA Cục Bảo vệ môi trường Mỹ

USA Hoa Kỳ

WB Ngân hàng Thế giới

WHO Tổ chức Y tế Thế giới

XLNT Xử lý nước thải

v

XLNTTT Xử lý nước thải tập trung

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Phân vùng mục đích sử dụng nước tại khu vực nghiên cứu ..................... 28

Bảng 2.2: Đánh giá mức độ phù hợp của mục đích sử dụng nước ........................... 29

Bảng 2.3: Các nội dung mô hình hóa chất lượng nước cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy .... 32

Bảng 2.4: Số lượng mặt cắt sử dụng trong mô hình MIKE 11 ................................. 34

Bảng 2.5: Dữ liệu chất lượng nước sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình .. 36

Bảng 3.1: Danh sách các trạm khí tượng thủy văn được thu thập và tổng hợp ........ 38

Bảng 3.2: Các dữ liệu cần thu thập để tính toán tải lượng phát thải ......................... 40

Bảng 3.3: Số liệu thống kê diện tích các loại đất ...................................................... 43

Bảng 3.5: Tải lượng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT .......................................... 49

Bảng 3.6: Tải lượng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT .......................................... 50

Bảng 3.7: Tải lượng ô nhiễm nguồn điểm ................................................................ 51

Bảng 3.8: Tải lượng ô nhiễm nguồn diện.................................................................. 51

Bảng 3.9: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức A1 .................................................... 52

Bảng 3.10: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức A1 ................................................... 53

Bảng 3.11: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức A2 .................................................. 53

Bảng 3.12: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức A2 ................................................... 54

Bảng 3.13: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức B1 .................................................. 54

Bảng 3.14: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức B1 ................................................... 55

Bảng 3.15: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức B2 .................................................. 55

vi

Bảng 3.16: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức B2 ................................................... 56

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Khái niệm TMDL ........................................................................................ 4

Hình 1.2. Kế hoạch thực hiện TMDL ......................................................................... 5

Hình 1.3. Bản đồ lưu vực sông Nhuệ - Đáy .............................................................. 17

Hình 1.4. Nồng độ BOD5 tại Hà Nội ......................................................................... 20

Hình 1.5. Xu hướng lượng BOD5 tại sông Nhuệ ...................................................... 21

Hình 1.6. COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam) .............................................. 22

Hình 1.7. COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam) .............................................. 23

Hình 1.8. Xu hướng tại Tế Tiêu và cầu Hồng Phú ................................................... 24

Hình1.9. Xu hướng COD của sông Đáy từ Hà Nam (giữa) đến Nam Định (hạ lưu) .... 24

Hình 1.10. Xu hướng COD tại sông Châu Giang ..................................................... 25

Hình 2.1. Vị trí và mạng lưới trong mô hình MIKE 11 đã xây dựng ....................... 31

Hình 2.2. Vị trí các điểm quan trắc trên sông Đáy (đoạn Phủ Lý - Gián Khẩu)....... 36

Hình 3.1. Kết quả dữ liệu khí tượng, thủy văn đầu vào mô hình Mike 11 ............... 39

Hình 3.2. Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu ................................. 42

Hình 3.3. Hình ảnh đo đạc khảo sát trên LVS Nhuệ - Đáy ....................................... 45

Hình 3.5. So sánh kết quả mô hình chất lượng nước và kết quả quan trắc COD thực đo tại 4 điểm quan trắc trên đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu ................... 46

Hình 3.6. So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo tại Đọ Xá 46

Hình 3.7. So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo tại Kiện Khê và Thanh Tân thuộc sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu ........................................ 47

Hình 3.8. So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo tại Nhà Máy Xi măng Việt Trung với điểm Trung Hiếu Hạ trên đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu ................................................................................................................. 47

Hình 3.9. Đồ thị lưu lượng nước trên sông giai đoạn 2015 - 2017, giá trị trung vị của lưu lượng: mQ = 180,8 m3/s ............................................................................... 48

Hình 3.10. Đồ thị nồng độ hiện có COD trên sông giai đoạn 2015 - 2017, với giá trị trung vị: mCOD = 18.2 mg/l ..................................................................................... 49

vii

Hình 3.11. Các kịch bản tính toán mô hình cho COD .............................................. 50

MỞ ĐẦU

Hiện nay, chất lượng nước mặt của Việt Nam đang có chiều hướng ngày càng

bị suy thoái, ô nhiễm, cạn kiệt. Các sông hồ chảy qua các khu đô thị, khu vực sản

xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản đều bị ô nhiễm. Chất lượng các nguồn nước

mặt đang suy giảm rõ rệt. Nhiều sông, hồ, kênh, rạch,… đang dần biến thành nơi

chứa các chất thải đô thị, chất thải công nghiệp chưa qua xử lý. Tại một số nơi, các

chất ô nhiễm trong nước có nồng độ vượt quá quy chuẩn cho phép từ 1,5 - 3 lần.

Chất lượng nước ở cả 3 lưu vực sông Nhuệ - Đáy, sông Cầu, hệ thống sông Đồng

Nai đều bị suy giảm qua các năm. Vì vậy, giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường

nước đang là vấn đề cấp bách, không chỉ đòi hỏi trách nhiệm của các cấp quản lý,

các doanh nghiệp mà còn là trách nhiệm của cả hệ thống chính trị và toàn xã hội.

Trong thời gian qua, công tác kiểm soát, quản lý và bảo vệ môi trường

(BVMT) nước mặt luôn là một trong những nhiệm vụ trọng tâm, nhận được rất

nhiều sự quan tâm của các cấp từ Trung ương đến địa phương. Tuy nhiên, trước

những áp lực và diễn biến chất lượng môi trường nước hiện nay, công tác quản lý

môi trường nước đang đứng trước những thách thức lớn.

Thời gian gần đây, các quy chuẩn của Việt Nam về nước thải đã có sự chuyển

biến theo hướng từng bước kiểm soát cả về lượng và chất của nước thải khi xả ra

môi trường. Cụ thể, các quy chuẩn như QCVN 08-MT:2015 (áp dụng cho nước

mặt), QCVN 40:2011 (áp dụng cho nước thải công nghiệp) đã đưa ra những

quy định chi tiết hơn về mặt quản lý chất lượng nước, với các hệ số điều chỉnh xả

nước thải xét theo lưu lượng thải và theo lưu lượng hay dung tích của nguồn nước,

nơi tiếp nhận nước thải. Tuy nhiên, các quy chuẩn hiện còn dừng lại ở quy định

kiểm soát về mặt hàm lượng hay nồng độ, chưa quy định cụ thể về tải lượng ô

nhiễm phải kiểm soát và nhất là chưa tính toán cụ thể khả năng tiếp nhận lượng thải

tối đa cho phép của một vùng nước.

Tải lượng ô nhiễm tối đa hay Total Maximum Daily Load (TMDL) được coi

1

là giải pháp cơ bản cho phép theo dõi toàn diện và đồng bộ các diễn biến về khả

năng tự làm sạch của các nguồn tiếp nhận trong toàn vùng hoặc toàn lưu vực sông,

từ đó làm cơ sở để phân phối, điều chỉnh cân đối các nguồn thải phù hợp với sức

chịu tải để không làm phá vỡ chất lượng nguồn nước. Theo đó, cơ quan quản lý môi

trường sẽ kịp thời phát hiện và ngăn chặn các diễn biến ô nhiễm bất lợi, thực hiện

quản lý và phân phối hạn ngạch phát thải ô nhiễm một cách hợp lý (gắn với thẩm

định và phê chuẩn đánh giá tác động môi trường dự án đầu tư), nhằm đảm bảo mục

tiêu hài hòa giữa phát triển kinh tế và BVMT.

Xét trong bối cảnh đó, nghiên cứu và xây dựng phương pháp đánh giá tải

lượng ô nhiễm tối đa mà mỗi vùng lưu vực sông có thể tiếp nhận là cần thiết và đáp

ứng được yêu cầu cấp bách hiện nay.

Xuất phát từ thực tế như vậy đề tài “Nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính

Tổng lượng thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông ở Việt Nam, ứng dụng thử

nghiệm đối với COD cho đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu thuộc lưu vực sông

Nhuệ - Đáy” đã được lựa chọn với mong muốn xây dựng phương pháp đánh giá tải

lượng ô nhiễm tối đa mà mỗi vùng lưu vực sông có thể tiếp nhận, góp phần nâng

2

cao hiệu quả bảo vệ môi trường cho các lưu vực sông ở Việt Nam.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về TMDL

1.1.1. Khái niệm

TMDL: là việc tính toán tổng tải lượng tối đa của chất/các chất ô nhiễm mà

nguồn nước (waterbody) có thể tiếp nhận mà vẫn và sẽ tiếp tục đáp ứng được tiêu

chuẩn chất lượng nước đối với chất ô nhiễm đó. TMDL được tính theo công thức

[24]:

TMDL = ΣWLA(s) + ΣLA(s) + MOS

Trong đó:

+ WLA(s) : một phần của khả năng chịu tải của nguồn tiếp nhận phân bổ cho một

nguồn điểm sẵn có hoặc sẽ có phân bổ thải lượng từ các nguồn điểm (point source).

+ LA(s): một phần của khả năng chịu tải của nguồn tiếp nhận phân bổ cho một

nguồn diện có sẵn hoặc sẽ có hoặc cho nguồn phông tự nhiên.

+ MOS: Biên độ an toàn nhằm dành một khoản dự trữ trong tính toán

+ Khả năng chịu tải (loading capacity) là tổng lớn nhất mà nguồn tiếp nhận có

thể nhận mà không thay đổi tiêu chuẩn chất lượng nước.

TMDL có thể thể hiện dưới dạng tổng trong khoảng thời gian, độ độc hoặc

dưới dạng phù hợp khác. TMDL phải được tính toán chú ý tới thay đổi theo mùa và

biên độ an toàn, phải chú ý tới các điều kiện biên đối với dòng chảy, thải lượng và

các thông số chất lượng nước.

Quá trình tính toán TMDL bao gồm nhiều nội dung trong đó có việc mô tả khu

vực ô nhiễm, xác định các nguồn thải, thiết lập mục tiêu quản lý nước (tiêu chuẩn),

tính toán khả năng chịu tải, phân bổ thải lượng, chuẩn bị báo cáo TMDL và điều

3

phối các hoạt động của các bên tham gia.

Khái niệm TMDL

Hiện trạng CLN

Quy chuẩn chất lượng nước

Hình 1.1. Khái niệm TMDL

1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và áp dụng TMDL tại một số nước trên

thế giới

1.1.2.1. TMDL tại Mỹ [4]

Chương trình TMDL là một phần quan trọng trong Luật nước sạch (Clean

Water Act's (CWA) nhằm khôi phục và bảo vệ các vùng nước quốc gia. Chương

trình này bao gồm chủ yếu hai phần. Đầu tiên, các quốc gia xác định vùng nước đang suy

yếu hoặc có nguy cơ trở nên suy yếu (bị đe dọa) về chất lượng nước và thứ hai, đối với các

vùng biển, các quốc gia tính toán và phân bổ nhằm giảm mức giảm ô nhiễm cần thiết để

đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nước đã được phê duyệt.

Mỹ là một trong quốc gia nghiên cứu và xây dựng văn bản quy định triển khai

TMDL từ năm 1985. Đến năm 1992, Cục bảo vệ môi trường Mỹ (US. EPA), thông

qua các điều luật mới, quy định các bang lập báo cáo 2 năm/lần về việc đánh giá các

vùng nước ô nhiễm và tính toán TMDL để kiểm soát ô nhiễm. Đến năm 1999, qui

định về TMDL đề nghị được tiếp tục sửa đổi và EPA đưa ra đề xuất áp dụng giấy

phép xả thải nguồn điểm. Tháng 7/2000, qui định TMDL được ban hành với các

yêu cầu mới đối với danh sách các khu vực nước bị ô nhiễm hoặc có nguy cơ ô

4

nhiễm, các yêu cầu đối với các bang…

Xác định mục tiêu chất lượng nước

Chương trình 303 (đ)

Hình 1.2. Kế hoạch thực hiện TMDL

Tính đến 2016, EPA đã phê duyệt và triển khai TDML tại gần 70.000 khu vực

bị ô nhiễm trên toàn nước Mỹ.

1.1.2.2. TMDL tại Nhật Bản

Năm 1973, tổng thải lượng ô nhiễm lần đầu tiên được áp dụng tại Nhật Bản.

Năm 1978, Luật kiểm soát ô nhiễm nước được sửa đổi chính thức quy định hoạt

động xác định “Tổng tải lượng ô nhiễm” đưa vào áp dụng. Tiêu chuẩn quản lý tải

lượng tại Nhật Bản được tính theo công thức [18]:

5

L = C x Q x 10-3

Trong đó:

L: tải lượng ô nhiễm được phép xả ra (kg/ ngày);

C: giá trị được quy định dựa trên ngành nghề cụ thể của doanh nghiệp;

Q: lưu lượng nước xả thải (m3/ngày).

Các chỉ tiêu quản lý trong đánh giá tổng tải lượng chất làm ô nhiễm tại Nhật Bản là COD, tổng nitơ và tổng phốt pho. Ở Nhật Bản, tại những khu vực thực hiện TLTĐ, các nhà máy và cơ sở kinh doanh với lượng nước thải 50m3/ngày trở lên được xác định là đối tượng thực hiện kiểm soát tổng tải lượng. Nhật Bản sử dụng 2

phương pháp trong tính toán xác định tổng tải lượng ô nhiễm: “Cân bằng khối lượng” và “Phương pháp mô hình hóa”.

Do đặc thù về chế độ thủy văn quốc gia nên Nhật Bản tập trung vào việc quản

lý nguồn nước tiếp nhận khép kín nên phương pháp cân bằng khối lượng được sử

dụng nhiều hơn.

1.1.2.3. TMDL tại Trung Quốc [24]

Trung Quốc là một trong những quốc gia đã và đang sử dụng công cụ tính

toán xác định tổng tải lượng ô nhiễm trong quản lý một số lưu vực sông như sông

Hồng, sử dụng mô hình QUAL2K để tính toán chất lượng nước và tính toán xác +(N), tổng N, và đinh tổng tải lượng ô nhiễm. Các thông số môi trường COD, NH4

tổng P đã được lựa chọn.

Từ 1984, Luật kiểm soát ô nhiễm môi trường nước đã qui định “Trong trường

hợp các tiêu chuẩn xả thải gây ô nhiễm nước đã đạt được nhưng không thể đảm bảo

đạt được các tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước, chính quyền nhân dân cấp tỉnh

có thể thành lập một hệ thống kiểm soát tổng lượng chất gây ô nhiễm lớn thải ra, và

xây dựng một hệ thống để xác định số lượng các chất ô nhiễm chính thải ra và tiến

hành phân bổ thải lượng cho các nguồn ô nhiễm này.”

Từ năm 2007 đến năm 2012, Trung Quốc và Liên minh châu Âu hợp tác trong

công tác quản lý tài nguyên nước và xây dựng mô hình quản lý tổng hợp chất lượng

nước tại lưu vực sông Dương Tử và Hoàng Hà. Dự án thí điểm triển khai tại lưu

6

vực sông Vàng. Mô hình gồm các bước:

Bước 1: Xác định, lưa chọn lưu vực sông: xác định vùng nước đang bị ô

nhiễm, và các yếu tố ảnh hưởng và thông số ô nhiễm (COD và Amoni)

Bước 2: triển khai chương trình quan trắc

Bước 3: Tính toán phân bổ thải lượng ô nhiễm.

Bước 4: triển khai thực hiện chương trình xác định thải lượng và tiến hành

phân bổ thải lượng.

Năm 2012, một nghiên cứu và triển khai áp dụng tiếp cận TMDL tại Hồ nước

ngọt và sâu nhất Trung Quốc là hồ Fuxian với các thông số ô nhiễm COD, tổng

Nito, tổng photpho.

1.1.2.4. TMDL Thái Lan [24]

Thái Lan là một trong những quốc gia thực hiện việc xác định TLTĐ cho các

nguồn nước tiếp nhận nước thải khá sớm. Năm 2001, Thái Lan đã sử dụng phương

pháp mô hình Streeter-Phelps để đánh giá TLTĐ sông Prachinburi-Bangpakong dài

146km, chia thành 5 đoạn. BOD là thông số được đưa ra xem xét đánh giá.

1.1.2.5. TMDL tại Indonesia [24]

Sau nhiều năm triển khai áp dụng các công cụ kiểm soát ô nhiễm tại nguồn

cũng như cấp phép xả thải cho các nhà máy, khu công nghiệp có lưu lượng nước

thải lớn, năm 2008, Indonesia bắt đầu nghiên cứu và triển khai áp dụng TMDL

trong kiểm soát và bảo vệ nguồn nước tại các lưu vực sông.

Từ năm 2012, Indonesia đã sử dụng công thức tính toán để xác định tổng thải

lượng ô nhiễm và áp dụng TMDL trong phân bổ thải lượng. Sau khi xác định danh

mục các lưu vực sông cần được ưu tiên áp dụng triển khai TMDL, Inđonesia tiến

hành phân đoạn cho từng lưu vực sông và đưa ra mục tiêu chất lượng nước cần đạt

được theo tiêu chuẩn chất lượng nước. Đồng thời xác định thông số ô nhiễm cần

kiểm soát và tiến hành phân bổ.

Hiện nay, 5 lưu vực sông ở Indonesia (Musi, Citarum, Ciliwung, Brantas,

7

Barito) đang triển khai áp dụng TMDL cho 2 thông số BOD và COD.

1.1.2.6. TMDL tại Hàn Quốc [24]

Từ năm 1998, Hàn Quốc đã xây dựng và ban hành các biện pháp toàn diện

trong quản lý chất lượng nước cho 4 lưu vực sông lớn ở Hàn Quốc: Han, Nakdong,

Gum và Yeongsan trong đó có việc áp dụng TMDL. Năm 2004 đến năm 2010, triển

khai áp dụng giai đoạn 1, từ năm 2005 đến năm 2010, triển khai giai đoạn 2 thực

hiện áp dụng TMDL tại 4 lưu vực sông.

Theo quy định, Bộ Môi trường Hàn Quốc xác định mục tiêu chất lượng nước

cho từng đoạn sông, đặc biệt đối với lưu vực sông chảy qua nhiều thành phố lớn.

Người đứng đầu ủy ban tỉnh phụ trách quản lý môi trường nước xây dựng kế hoạch

tổng thể TMDL. Thị trưởng của các thành phố trên lưu vực sông và quận trưởng các

quận tại Hàn Quốc phải xây dựng kế hoạch triển khai chương trình TMDL.

Một trong những yếu tố đảm bảo hiệu quả chương trình TMDL tại Hàn Quốc

là ngăn không cho nước thải đổ trực tiếp vào nguồn tiếp nhận mà chảy vào vùng

đệm xung quanh hai bên bờ của lưu vực sông. Khu vực tiếp giáp với lưu vực sông

(300m đến 1km) được quy định vùng đệm ven sông. Đồng thời không cho phép các

nguồn tác động như nhà hàng, nhà máy…được phép đặt tại vùng đệm này. Chính

phủ Hàn Quốc đã chi rất nhiều tiền để mua những vùng đệm này và tiến hành

thương lượng với người dân nhằm tạo vùng đệm hoặc khu rừng đệm với hệ sinh

thái hai bên bờ sông.

1.1.3. Các bước thực hiện TMDL

Từ thực tiễn áp dụng TMDL trong quản lý môi trường LVS tại một số nước,

có thể thấy xây dựng và thực hiện, giám sát TMDL gồm các bước sau:

1. Xác định khu vực ô nhiễm cần xây dựng và thực hiện TMDL.

2. Xác định chất ô nhiễm ở khu vực nghiên cứu và mức độ ô nhiễm dựa trên

mục tiêu chất lượng nước đã được xác định (tiêu chuẩn).

3. Xác định các nguồn thải chất ô nhiễm (nguồn diện và điểm), và thải lượng.

8

4. Đánh giá khả năng chịu tải.

5. Thiết lập mục tiêu giảm thải lượng phát thải.

6. Phân bổ thải lượng cho các nguồn xả thải ( nguồn điểm và nguồn diện).

7. Đặt mức độ an toàn.

8. Xem xét các phương án theo mùa trong năm

9. Lập kế hoạch thực hiện và giám sát tình hình cải thiện chất lượng nước và

giảm thải lượng chất thải qua các đợt quan trắc

1.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng TMDL tại Việt Nam

1.2.1. Kết quả nghiên cứu TMDL tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc sử dụng các mô hình tính toán chất lượng nước, tính toán

khả năng chịu tại của một số sông tại Việt Nam đã được bắt đầu từ đầu những năm

90 tại một số viện nghiên cứu và trường đại học tại Việt Nam. Mô hình được dùng

phổ biến là MIKE 11 của Công ty DHI Đan Mạch. Ngoài ra một số mô hình của

Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) cũng được sử dụng như WASP5, QUAL 2E.

Các thông số nghiên cứu chủ yếu là BOD và COD.

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải và đề xuất các giải

pháp bảo vệ chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông, Tỉnh Long An. NCS. Nguyễn

Minh Lâm, 2013. Đã thực hiện đánh giá được tải lượng ô nhiễm với các kịch bản

khác nhau do nước thải từ các nguồn ô nhiễm như sinh hoạt, công nghiệp, nông

nghiệp hiện tại và dự báo cho năm 2020 dựa trên phương pháp mô hình hóa bằng

phần mềm MIKE11, từ đó đánh giá được khả năng chịu tải của sông Vàm Cỏ Đông

- đoạn chảy qua huyện Bến Lức, tỉnh Long An theo các kịch bản khác nhau. Từ đó

đề xuất được các biện pháp quản lý tổng hợp và đồng bộ chất lượng nước sông Vàm

Cỏ Đông - đoạn chảy qua huyện Bến Lức, tỉnh Long An bao gồm các giải pháp

công nghệ và phi công trình, cơ chế quản lý sông Vàm Cỏ Đông với công việc và

quyền hạn để thực hiện các chương trình và dự án nhằm bảo vệ chất lượng nước

9

sông Vàm Cỏ Đông [16].

Năm 2014 Trường Đại học Cần Thơ cũng đã thực hiện đề tài nghiên cứu đánh

giá khả năng chịu tải của Sông Hậu đoạn chảy qua khu công nghiệp Trà Nóc. Nội

dung chủ yếu bao gồm đánh giá hiện trạng nguồn nước của sông Hậu và các phụ

lưu, thải lượng khu công nghiệp Trà Nóc; tính toán khả năng chịu tải và tự làm sạch

của đoạn sông; mô phỏng thủy lực và lan truyền ô nhiễm đối với DO và BOD (phần

mềm MIKE 11) dự báo chất lượng nước khu vực nghiên cứu đến 2020, 2030.

Đề tài cấp nhà nước KC.08.30/11-15 “Nghiên cứu xác định khả năng chịu tải

và dòng chảy tối thiểu của sông Vu Gia - Thu Bồn”: xây dựng phương pháp xác

định khả năng chịu tải và dòng chảy tối thiểu trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn;

đánh giá đượctài nguyên nước mặt, chất lượngnướcvà các tác độngcủa điều tiết hồ

chứa đếnchế độthủy lực vùng hạ lưu; xác định nhu cầu dùng nước của các ngành

kinh tế trong lưu vực hiện tại và dự báo đếnnăm 2020, từ đó tính toán cân bằng

nướctrong toàn lưu vực cho giai đoạn hiện tại và tương lai; xác địnhđượcvùng và thời

gian thiếu nướctrong lưu vực; xây dựng được cơ sở dữ liệu và các bản đồ số về tài

nguyên môi trường của lưu vực sông… Trên cơ sở đó, đề tài đã đề xuất các giải pháp

công trình và phi công trình nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nướctrên lưu vực.

Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải của môi trường nước phục vụ quy

hoạch bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy. Trình bày cơ

sở lý thuyết đánh giá sức chịu tải ô nhiễm của môi trường nước lưu vực sông và mô

hình Mike 11. Tổng quan lưu vực sông Nhuệ - Đáy. Áp dụng mô hình để tính toán

khả năng chịu tải lưu vực sông Nhuệ - Đáy.

Đánh giá khả năng chịu tải các dòng sông trên địa bàn tỉnh Bình Dương để

phục vụ cấp phép xả thải. Viện Khí tượng thủy văn, Hải văn và Môi trường 2013.

Đánh giá khả năng chịu tải của nguồn tiếp nhận nước thải tren sông Thị Vải.

GS TS Nguyễn Tất Đắc Viện Khoa học công nghệ qui hoạch thủy lợi miền Nam.

Đánh giá khả năng chịu tải và đề xuất biện pháp quản lý bảo vệ môi trường

nước Bảo Định thuộc địa bàn tỉnh Tiền Giang đến 2017 định hướng đến 2020 do

10

GS Lâm Minh Triết thực hiện 2014.

1.2.2. Thuận lợi và thách thức khi áp dụng TMDL tại Việt Nam

+ Thuận lợi:

Hiện nay, Việt Nam đã xây dựng và ban hành nhiều văn bản pháp lý phục vụ

công tác quản lý chất lượng nước tại Lưu vực sông như Luật bảo vệ môi trường

năm 2014; Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước; Thông tư quy định về

quy trình kỹ thuật trong quan trắc môi trường, Thông tư số 76/2017/TT-BTNMT

quy định về đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của nguồn nước

sông, hồ.

Đã có các nghiên cứu đầu tiên về tính toán Tổng tải lượng ô nhiễm. Mặc dù

hiện nay chưa có nghiên cứu cụ thể nào được công bố về tổng tải lượng tối đa cho

phép tại các lưu vực sông ở Việt Nam, tuy nhiên trong những năm qua, đã có một

số nghiên cứu tại một số Viện nghiên cứu, đề tài đã nghiên cứu khả năng chịu tải,

hay ngưỡng chịu tải của một số hồ hoặc đoạn sông nhỏ. Những nghiên cứu này là

những tài liệu quan trọng để nhóm tư vấn tham khảo trong quá trình xây dựng

phương pháp tính toán TLTĐ cho Việt Nam. Bên cạnh đó, những kết quả nghiên

cứu về phương pháp luận và mô hình tính toán TLTĐ trên thế giới cũng là tài liệu

và công cụ vô cùng cần thiết giúp ích không nhỏ cho quá trình nghiên cứu.

+ Khó khăn:

Khó khăn trong xây dựng và lựa chọn phương pháp luận phù hợp với điều

kiện của Việt Nam. Hiện nay, một trong những quốc gia thành công trong áp dụng

công cụ TMDL trong công tác quản lý chất lượng nước là Mỹ (Cục BVMT Mỹ -

US EPA). Tại Mỹ, phương pháp tính toán TMDL được xây dựng và áp dụng chung

cho tất cả các bang ở nước Mỹ. Quá trình nghiên cứu cho thấy, phương pháp luận

TMDL do Cục BVMT Mỹ xây dựng mang tính tối ưu và được nhiều nước trên thế

giới áp dụng. Tuy nhiên, dựa trên nguyên tắc chung đã được xây dựng, mỗi quốc

gia, căn cứ tình hình thực tế về hiện trạng chất lượng nước, đặc điểm địa hình,.. lại

xây dựng phương pháp luận/phương pháp tính toán riêng phù hợp với đất nước

11

mình. Tại Việt Nam, mỗi lưu vực sông bị ô nhiễm bởi các nguồn tác động khác

nhau, đặc tính tự nhiên của mỗi sông khác nhau, hiện trạng, địa hình cũng rất khác

nhau. Do vậy, để xây dựng và lựa chọn phương pháp tính toán TMDL phù hợp

không phải là vấn đề đơn giản.

Chưa có qui hoạch sử dụng tài nguyên nước đối với các LVS chính do đó mâu

thuẫn trong mục đích sử dụng nước đối với từng đoạn sông trong lưu vực là phổ

biến. Cùng một đoạn nhưng có nhiều mục đích sử dụng khác nhau do các cơ quan

địa phương khác nhau qui định. Ngoài ra, mâu thuẫn giữa thượng nguồn và hạ

nguồn trong mục đích sử dụng nước. Mâu thuẫn cũng xảy ra giữa các địa phương

cũng xảy ra trong thời gian gần đây khi mỗi địa phương ưu tiên xem xét nhu cầu sử

dụng nước của mình mà không chú ý đến các địa phương liên quan ở thượng nguồn

và hạ nguồn. Do đó việc áp dụng các qui chuẩn theo QCVN 08-MT:2015 là khó

khăn, không rõ mức nào được áp dụng đúng [15].

Khó khăn trong việc lựa chọn và áp dụng mô hình tính toán TMDL. Hiện nay,

có rất nhiều mô hình đã được xây dựng và áp dụng cho tính toán TMDL như

STREETER PHELPS, QUAL, MIKE….Mỗi mô hình lại yêu cầu thông tin đầu vào

khác nhau và có những ưu điểm và hạn chế riêng, phù hợp với đặc tính của từng

đoạn sông. Do vậy, rất khó để có thể lựa chọn ra một mô hình có thể áp dụng chung

cho tất cả lưu vực sông. Trong khi kinh phí cho việc nghiên cứu và chạy mô hình

tính toán lại không hề nhỏ.

Khó khăn trong thu thập thông tin đầu vào phục vụ tính toán TMDL. Một

trong những yếu tố ảnh hưởng và tác động đến thành công và độ tin cậy của kết quả

tính toán TMDL là thông tin/dữ liệu đầu vào để tính toán. Để tính toán TMDL cần

có đầy đủ số liệu về hiện trạng chất lượng nước, thống kê nguồn thải, kết quả quan

trắc nguồn thải, đặc tính sông ….Tuy nhiên tất cả thông tin trên đều không dễ có thể

thu thập được. Thiếu dữ liệu đầu vào không chỉ gây khó khăn trong việc chạy mô

hình tính toán mà còn ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả.

1.2.3. Đề xuất phương pháp luận xây dựng, áp dụng TMDL trong kiểm soát môi

trường lưu vực sông tại Việt Nam

Các bước và nội dung cụ thể: Căn cứ vào kết quả nghiên cứu kinh nghiệm trong

12

nước và thế giới, tác giả lựa chọn để phát triển TMDL cho các lưu vực sông ở Việt

Nam là cách tiếp cận hướng dẫn thực hiện TMDL của Mỹ. Theo đó các nội dung tối

thiểu cần phải có của 1 TMDL được tóm tắt như sau:

1. Xác định khu vực ô nhiễm cần xây dựng và thực hiện TMDL

Phân tích mục tiêu bảo vệ chất lượng nước

2. Xác định chất ô nhiễm ở khu vực nghiên cứu và mức độ ô nhiễm dựa trên

mục tiêu chất lượng nước đã được xác định (tiêu chuẩn)

3. Đánh giá khả năng chịu tải, xác định các nguồn thải (điểm và diện) và thải lượng

4. Thiết lập mục tiêu giảm thải lượng phát thải

5. Phân bổ thải lượng cho các nguồn xả thải

6. Đặt mức độ an toàn

7. Xem xét các phương án theo mùa trong năm

8. Kế hoạch thực thi và giám sát

9. Giám sát tình hình cải thiện chất lượng nước và giảm thải lượng chất thải

qua các đợt quan trắc

10. Điều chỉnh phân bổ dựa trên kết quả giám sát, quan trắc để đạt mục tiêu

đề ra

1.3. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.3.1. Điều kiện tự nhiên tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy

a. Vị trí địa lý [2]

Sông Nhuệ tức Nhuệ Giang là một con sông nhỏ, phụ lưu của sông Đáy. Sông

dài khoảng 76 km, chảy ngoằn ngoèo gần như theo hướng bắc Tây Bắc-Nam Đông

Nam qua địa phận thành phố Hà Nội và tỉnh Hà Nam.

Điểm bắt đầu của nó là rãnh Liên Mạc (20005’27” vĩ độ Bắc, 105o46’12” kinh

độ Đông), lấy nước từ sông Hồng trong địa phận quận Bắc Từ Liêm (thành phố Hà Nội) và điểm kết thúc của nó là cống Phủ Lý (20032’42” vĩ độ Bắc, 105o54’32 kinh

độ Đông) khi hợp lưu vào sông Đáy gần thành phố Phủ Lý (tỉnh Hà Nam). Sông

chảy qua các quận, huyện: Bắc Từ Liêm, Nam Từ Liêm, Hà Đông, Thanh Trì,

13

Thanh Oai, Thường Tín, Phú Xuyên của thành phố Hà Nội; huyện Duy Tiên của

tỉnh Hà Nam và cuối cùng đổ vào sông Đáy ở khu vực thành phố Phủ Lý. Sông

Nhuệ lấy nước để tưới cho hệ thống thủy nông Đan Hoài với lưu lượng khoảng 30m2/s, sông nhuệ còn còn có nhiệm vụ tiêu nước cho thành phố Hà Nội, thị xã Hà

Đông rồi sau đó chảy vào sông Đáy tại tthị xã Phủ lý.

Diện tích lưu vực của nó khoảng 1.075 km² (phần bị các đê bao bọc). Trên địa

bàn Hà Nội, sông có chiều dài 61,5 km. Độ rộng trung bình của sông là 30 - 40 m.

Sông chảy ngoằn ngoèo theo hướng Bắc - Nam ở thượng nguồn và theo hướng

Đông Bắc - Tây Nam ở hạ và trung lưu. Lưu vực được giới hạn phía Đông Bắc giáp

với lưu vực sông Hồng, phía Tây giáp với lưu vực sông Đáy, phía Nam giáp với lưu

vực sông Châu Giang. Ngoài ra, nối sông Đáy với sông Nhuệ còn có các sông nhỏ

như sông La Khê (qua quận Hà Đông), sông Tô Lịch, sông Vân Đình, sông Duy

Tiên, sông Ngoại Độ...[25].

Sông Đáy là dòng sông chảy suốt qua các tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam, Ninh

Bình và Nam Định. Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km và là một trong năm con

sông dài nhất ở miền Bắc Việt Nam (Hồng, Đà, Lô, Cầu, Đáy). Lưu vực sông Đáy

(cùng với phụ lưu sông Nhuệ) hơn 7.500 km² trên địa bàn các tỉnh thành Hà Nội,

Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định.

Sông Đáy ngoài vai trò là sông chính của các sông Bùi, sông Nhuệ, sông Bôi,

sông Hoàng Long, sông Vạc nó còn là một phân lưu của sông Hồng khi nhận nước

từ sông Nam Định nối tới từ hạ lưu sông Hồng. Trước đây sông Đáy còn nhận nước

của sông Hồng ở địa phận Hà Nội giữa huyện Phúc Thọ và huyện Đan Phượng.

Quãng sông này còn có tên là sông Hát hay Hát giang. Chỗ sông Hồng tiếp nước là

Hát Môn. Song hiện nay khu vực này đã bị bồi lấp, nguồn cung cấp nước cho sông

chủ yếu ở các nhánh bên hữu ngạn chảy từ vùng núi Hòa Bình.

Ở thượng nguồn, lưu lượng của sông bất thường nên mùa mưa thì lũ quét lại

thêm dòng sông quanh co uốn khúc nên dễ tạo ra những ghềnh nước lớn. Đến mùa

khô thì lòng sông có chỗ cạn lội qua được nên thượng lưu sông Đáy thuyền bè

không dùng được. Đoạn hạ nguồn từ thị trấn Vân Đình, Ứng Hòa, Hà Nội đến cửa

14

Đáy được công nhận là tuyến đường sông cấp quốc gia.

Sông Đáy khi xuôi đến Vân Đình thì lòng sông rộng ra, lưu tốc chậm lại nên

có thể đi thuyền được. Khúc sông đây men đến vùng chân núi nên phong cảnh hữu

tình. Đến địa phận huyện Mỹ Đức, sông Đáy tiếp nhận dòng suối Yến (thủy lộ

vào chùa Hương). Vượt đến tỉnh Hà Nam khi sông chảy vào thành phố Phủ Lý thì

dòng sông Nhuệ góp nước từ phía tả ngạn. Sông Đáy tiếp tục hành trình xuôi nam

đón sông Bôi (sông Hoàng Long) bên hữu ngạn từ miền núi tỉnh Hòa Bình và Ninh

Bình dồn về tại ngã ba Gián Khẩu, cách thành phố Ninh Bình khoảng 10 km về phía

Bắc. Đoạn này sông được gọi sông Gián Khẩu. Qua khỏi Ninh Bình khoảng 20 km

thì bên tả ngạn có phụ lưu là sông Đào (sông Nam Định) thêm nước rồi tiếp tục

nhận nước sông Vạc bên hữu ngạn. Gần đến biển, sông Đáy chuyển hướng từ Tây

Bắc-Đông Nam sang Đông Bắc - Tây Nam rồi đổ ra vịnh Bắc Bộ ở Cửa Đáy, xưa

gọi là cửa Đại An hay Đại Ác thuộc huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình và

huyện Nghĩa Hưng, tình Nam Định.

b. Đặc điểm tự nhiên

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy được coi là một trong những điểm “nóng” trong vấn đề

ô nhiễm trên các lưu vực sông ở Việt Nam. Lưu vực sông Nhuệ - Đáy bao gồm một

phần Thủ đô Hà Nội và các tỉnh Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hòa Bình. Báo cáo

năm 2013 về tình hình triển khai các đề án bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy

cho biết chất lượng nước của nhiều đoạn thuộc LVS Nhuệ - sông Đáy đã bị ô nhiễm tới

mức báo động, đặc biệt vào mùa khô, giá trị các thông số BOD5, COD, Coliform… tại

các điểm đo đều vượt QCVN 08-:2008/BTNMT nhiều lần [2, 14].

Đánh giá được vai trò và tầm quan trọng của công tác quản lý tổng hợp thông

tin các nguồn phát sinh nước thải đổ vào lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy, Thủ tướng

chính phủ đã ra quyết định số 1435/QĐ-TTg ngày 18 tháng 8 năm 2014 về việc ban

hành Kế hoạch thực hiện Đề án tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ -

sông Đáy đến năm 2020. Trước đó, Thủ tướng đã ban hành Quyết định số 681/QĐ-TTg

ngày 03 tháng 5 năm 2013 về Đề án tổng thể bảo vệ môi trường khu vực nông thôn đến

năm 2020, trong đó tập trung quản lý chặt chẽ các nguồn thải từ hoạt động chăn nuôi gia

15

súc, gia cầm, thủy sản trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến năm 2030.

Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy (Hình 1.3) có diện tích 7.665 km2 (chiếm 2%

tổng diện tích của cả nước và 10% diện tích LVS sông Hồng ở Việt Nam) [2]. Tổng lưu lượng hàng năm khoảng 28,8 tỷ m3. Khí hậu lưu vực bao gồm mùa mưa (tháng

6 đến tháng 10) và mùa khô (tháng 11 đến tháng 5). Các dòng chi lưu chính là: sông

Nhuệ, sông Thanh Hà, sông Tích, sông Hoàng Long, sông Châu Giang, sông Dao,

sông Ninh Cơ và sông Tô Lịch (một nhánh chính của sông Nhuệ nhận nước từ sông

Lu, sông Kim Ngưu và sông Sét). Diện tích LVS bao phủ tất cả các tỉnh Hà Nam,

Ninh Bình và Nam Định và một phần của Hà Nội và Hòa Bình với dân số 12,5 triệu người (2019) và mật độ dân số: 1070 người/km2 (gần gấp 4 lần mức trung bình toàn

quốc). Tại khu vực này, năm 2019 có 4.100 cơ sở công nghiệp, 1350 làng nghề và

4.200 cơ sở y tế với 78.000 giường bệnh [3].

Sông Nhuệ - sông Đáy là hệ thống sông phân bố của sông Hồng và tạo thành

một tiểu lưu vực thuộc vùng LVS vốn lớn hơn nhiều này. Khu vực tiểu lưu vực

rộng lớn, giàu tài nguyên và đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam nói

chung và vùng ngập lũ sông Hồng nói riêng.

Tiểu lưu vực có 2 con sông chính chảy từ sông Hồng - sông Đáy và sông Nhuệ

và nhiều dòng chi lưu lớn khác bao gồm sông Tích, sông Thanh Hà, sông Hoàng

Long, sông Vạn, sông Nhuệ, sông Sắt và sông Đào. Một số sông (sông Châu Giang

và sông Đào) hiện đang và trước đây đã từng là là các nhánh của sông Hồng. Số còn

lại làm nhiệm vụ thoát nước cho các địa phương thuộc LVS. Hệ thống sông này

16

cũng nối với sông Ninh Cô qua kênh Quan Liêu.

Hình 1.3. Bản đồ lƣu vực sông Nhuệ - Đáy

Sông Đáy có chiều dài 237 km. Kể từ khi xây dựng Đập Đáy vào năm 1937,

lượng nước sông Hồng chảy vào Sông Đáy càng ngày càng giảm đáng kể. Sông

Đáy đã mang nhiều hơn chức năng là dòng chảy thoát lũ mùa mưa và cấp nước vào

17

mùa khô [11].

Sông Nhuệ dài 74 km và tiếp nhận nước từ sông Hồng qua kênh Liên Mạc. Sông

Nhuệ cũng là hệ thống thoát nước cho thành phố Hà Nội và quận Hà Đông. Sông Nhuệ nối sông Đáy tại thành phố Phủ Lý. Sông Nhuệ có diện tích lưu vực là 1.070 km2 [11].

Sông Hồng cung cấp khoảng 85 đến 90% lưu lượng hàng năm trong lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy: 25,7 tỷ m3 trong tổng số 28,8 tỷ m3/năm. Sông Hoàng Long cung cấp 0,68 tỷ m3 (2,4%); Sông Tích và sông Đáy cung cấp 1,35 tỷ m3 (4,7%) [10].

Mùa mưa (từ tháng 6 đến tháng 10) cung cấp từ 70% đến 80% tổng lưu lượng

dòng chảy hàng năm. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 5. Nước trong mùa

khô được cung cấp chủ yếu từ sông Nhuệ. Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua

cống Liên Mạc và sông Đào. Sông Đào vận chuyển một lượng lớn nước từ sông Hồng (bình quân từ 200 đến 300 m3/s) [19, 25].

Dòng chảy của tiểu lưu vực sông phản ánh cả chế độ dòng chảy sông Hồng và

đặc tính dòng chảy khu vực miền núi (tỉnh Hoà Bình), cũng như ảnh hưởng thủy

triều từ Vịnh Bắc Bộ. Do đó, thủy văn của hệ thống sông rất phức tạp và có sự khác

biệt cụ thể giữa các đoạn sông. Dòng chảy của sông bị ảnh hưởng rất lớn bởi việc

đóng cửa hoặc mở cửa các tuyến đê sông Hồng ở Liên Mạc (sông Hồng) và sông

Thanh Liệt (sông Tô Lịch) và các kênh khác trên sông chính như: Hà Đông, Đông

Quan, Nhật Tựu và Lương Co - Điệp Sơn.

Ở hạ lưu sông, triều và triều xuống thường chỉ ảnh hưởng đến việc thoát nước

ở các sông gần biển. Tuy nhiên, nếu có bão lớn và mưa gió, mực nước biển sẽ dâng

cao và các vùng đất trũng sẽ bị ngập lụt nghiêm trọng trong một thời gian dài.

c. Tài nguyên thiên nhiên và đặc điểm môi trường [2]

Do địa hình đa dạng gồm vùng núi, đồi núi và vùng đồng bằng, khu vực tiểu

lưu vực có một loạt các hệ sinh thái như sườn đồi, núi đá vôi, các vùng nước ngọt

và đất ngập nước. Mặc dù các phần chính của tiểu lưu vực đã bị khai thác thời gian

dài, đặc điểm sinh thái của lưu vực nói chung vẫn còn đa dạng và phong phú. Các

phần của tiểu lưu vực được dành riêng như rừng đặc dụng, vườn quốc gia Cúc

Phương và Ba Vì, khu bảo tồn Hương Sơn và Hoa Lư, khu bảo tồn đầm lầy Vân

18

Long và Xuân Thuỷ.

Địa hình đa dạng, với phần lớn diện tích đất bằng phẳng, cho thấy đây là vùng

tiểu lưu vực có lợi thế mạnh mẽ cho phát triển kinh tế. Tuy nhiên, vấn đề là lũ lụt tại

các vùng đất thấp. Nhiều chỗ chiều cao đê thấp hơn tiêu chuẩn đến 1,2 mét nên

vùng thấp và đầm lầy, đặc biệt là vùng chứa lũ của sông Ðáy, thường bị ngập trong

mùa mưa. Nhiều vùng thường bị ngập nước sâu đến 4 mét ảnh hưởng đến sinh hoạt

và sản xuất của người dân địa phương.

1.3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Tiểu lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy có dân số khoảng 12,5 triệu người (2019).

Từ năm 1996 đến năm 2002, dân số của tiểu lưu vực tăng 1,27% mỗi năm, đặc biệt

là ở khu vực thành thị. Có một vùng đô thị lớn tại tiểu lưu vực này là Hà Nội, thủ đô

của Việt Nam, Nam Định là thành phố loại 2 và nhiều thành phố thuộc tỉnh và các

khu công nghiệp khác. Dân số tăng mạnh - từ năm 1996 đến năm 2003, tốc độ tăng

dân số bình quân năm là 5% (5,58% đối với Hà Nội). Từ năm 2015 đến năm 2019,

tốc độ tăng dân số bình quân năm của các tỉnh lưu vực sông Nhuệ - Đáy là 0,91%

(2,27% đối với Hà Nội) [3].

Mật độ dân số trung bình năm 2019 khoảng 1070 người/km2 (gấp gần 4 lần

mức trung bình toàn quốc). Tất cả các tỉnh ngoại trừ Hòa Bình có mật độ dân số nhỏ

hơn mức trung bình toàn quốc, trong khi Hà Nội có mật độ trên trung bình trên 13

lần. Do đó, tình trạng của sông liên quan trực tiếp đến một lượng dân số lớn và ngày

càng tăng [3].

Tiểu lưu vực sông Nhuệ ngày càng chịu áp lực từ các hoạt động phát triển

kinh tế xã hội, đặc biệt là việc thành lập và vận hành các khu công nghiệp, khu dân

cư, làng nghề, các xí nghiệp nhỏ, khai thác và chế biến, và các hoạt động nông

nghiệp. Điều này đã gây ra những thay đổi đáng kể đối với môi trường nói chung và

các đặc điểm môi trường liên quan đến nước.

Cơ cấu kinh tế dựa vào các ngành công nghiệp, nông nghiệp và làng nghề.

Nông nghiệp, làng nghề góp phần quan trọng vào nền kinh tế; Từ 60 đến 70% tổng

dân số làm nông nghiệp, đóng góp 21% sản lượng kinh tế. Trong vài năm qua, GDP

19

của các tỉnh đã tăng lên đáng kể [3].

Hiện nay, thành phố Hà Nội có hơn 1.350 làng nghề, chiếm 45% tổng số làng

nghề của cả nước, trong đó có 305 làng nghề đã được công nhận thuộc 23 quận,

huyện và thị xã. Theo Trung tâm Khuyến công và Tư vấn phát triển công nghiệp (Sở Công Thương Hà Nội), nhiều làng nghề vẫn giữ được tốc độ phát triển tốt, như

sơn mài, khảm trai, điêu khắc gỗ, thêu, dệt lụa,…[3]

Từ đó ta thấy được sức ép của kinh tế lên môi trường nước rất lớn. Các cơ quan cần phải giảm thiểu sức ép lên môi trường cho tương lai và đưa ra các biện

pháp quản lý phù hợp.

1.3.3. Hiện trạng chất lượng nước tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Chất lượng nước sông ở tiểu lưu vực này phụ thuộc vào dòng chảy của sông, nước thải trên thượng nguồn sông và ô nhiễm từ nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản

ở phần hạ lưu của hệ thống sông. Nói chung, nước sông Đáy ít ô nhiễm hơn sông Nhuệ. Chất gây ô nhiễm chủ yếu là chất hữu cơ và coliform và thường ở mức tương

đối cao, đặc biệt là vào mùa khô. Ô nhiễm có xu hướng gia tăng [9].

Ở Hà Nội, nước mặt sông, hồ và cống bị ô nhiễm nghiêm trọng. Các thông số

đo được đều vượt TCVN (B1) (đối với nước thải sinh hoạt). Kết quả giám sát do

Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường tiến hành vào cuối năm

2016 cho thấy nồng độ DO thấp. COD vượt TCVN (B1) 7-8 lần; BOD5 7 lần 1.4).

Mức độ coliform gần gấp đôi TCCP (B).

Hình 1.4. Nồng độ BOD5 tại Hà Nội

20

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Hầu hết nước mưa, cộng với nước thải công nghiệp và nước sinh hoạt từ thành

phố Hà Nội và các khu vực lân cận, đều chảy vào các con sông trong thành phố.

Nước thải chảy qua sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt. Hệ thống sông bị ô nhiễm nặng

nề vì cho đến gần đây chưa hề có nước thải công nghiệp, nông nghiệp và nước thải

sinh hoạt nào được xử lý cả. Hồ Yên Sở hiện đang tiếp nhận hầu hết lượng nước

thải của Hà Nội. Lượng nước thải này được bơm vào sông Hồng và làm giảm lượng

nước thải từ sông Tô Lịch. Tuy nhiên, hoạt động này hạn chế chủ yếu vào mùa khô,

và vào mùa mưa một số lượng lớn nước thải vẫn chảy trực tiếp vào sông Nhuệ.

Ở vùng thượng lưu, trước khi tiếp nhận nước đổ vào từ Hà Nội, chất lượng nước của sông Nhuệ nói chung là tốt, mặc dù mức độ trầm tích lơ lửng trong nước

rất cao.

Các đoạn sông Nhuệ qua thị xã Hà Đông (Phúc La) trước khi tiếp nhận nước

từ sông Tô Lịch, đang bị ô nhiễm nghiêm trọng: COD và BOD5 vượt TCVN (B1)

khoảng từ 3 đến 4 lần. DO vẫn còn rất thấp và không đạt TCVN (A2). Nước nhìn

rất bẩn, có màu đen đặc và có mùi hôi thối nặng.

Hình 1.5. Xu hƣớng lƣợng BOD5 tại sông Nhuệ

21

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Vùng hạ lưu sông, từ đoạn hợp lưu của sông Tô Lịch, dòng sông bị ô nhiễm

rất nặng, đặc biệt vào mùa khô. Đây là thời điểm dòng chảy sông Hồng đạt mức pha +, và coliform đều không loãng thấp nhất. Ngay cả trong mùa mưa, BOD5, DO, NH4

đạt TCVN (B1).

Từ đoạn sông Tô Lịch hợp lưu với sông Đáy, mức độ ô nhiễm dần dần giảm vì

các chất ô nhiễm được đồng hóa và phân tán. Tuy nhiên, ô nhiễm tổng thể, nhìn

chung vẫn ở mức vượt TCVN (B1) (Hình 1.5).

Mặc dù việc xả nước thải vào sông Tô Lịch hiện đang được xử lý tại hồ Yên

Sở và bơm vào sông Hồng vào mùa khô, xu hướng gia tăng ô nhiễmsông Nhuệ vẫn

hiện hữu. Hình cho thấy mức COD ngày càng tăng theo thời gian.

Hình 1.6. COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam)

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Sông Đáy bị ô nhiễm cục bộ với mức độ ô nhiễm có xu hướng tăng, đặc biệt

22

khi dòng sông bị ảnh hưởng bởi dòng chảy ô nhiễm từ sông Nhuệ.

Từ quận Hà Đông (Hà Tây) đến thành phố Phủ Lý (Hà Nam), nước sông Ðáy

bị ô nhiễm chủ yếu do chất hữu cơ. Các thông số tiêu biểu về ô nhiễm hữu cơ ở các

đoạn sông chảy qua Ứng Hòa và Mỹ Đức ở Hà Tây, Kim Bảng và Phủ Lý ở Hà

Nam đều vượt TCVN (A2). Tại cầu Hồng Phú (Phủ Lý, Hà Nam - nơi hợp lưu của

sông Nhuệ, sông Đáy và sông Châu Giang) - nước bị ô nhiễm với mức ô nhiễm hữu

cơ tương đối cao, nhất là vào mùa khô khi sông Liên Mạc đóng cửa - xem Hình 1.8

biểu thị xu hướng BOD5 và COD tại cầu Tế Tiêu và cầu Hồng Phú.

Hình 1.7. COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam)

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Từ Phủ Lý đến chỗ sông Hoàng Long gặp sông Đáy (Gián Khẩu - Gia Viễn -

23

Ninh Bình), nước sông bị ô nhiễm nghiêm trọng không chỉ bởi dòng chảy từ sông Nhuệ mà còn bởi nước thải từ các hoạt động sinh hoạt và sản xuất công nghiệp tại thị xã Phủ Lý. BOD5 cao gấp 2-3 lần TCVN (A2). Tương tự, sông nhận nước từ sông Hoàng Long vốn đã bị ô nhiễm sau khi chảy qua Hòa Bình và Ninh Bình (huyện Gia Viễn).

Hình 1.8. Xu hƣớng tại Tế Tiêu và cầu Hồng Phú

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Hình1.9. Xu hƣớng COD của sông Đáy từ Hà Nam (giữa) đến Nam Định (hạ lƣu)

24

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Khu vực hạ lưu của sông Đáy (từ Kim Sơn đến cửa sông) cũng bị ô nhiễm.

Mặc dù nước thải từ thượng nguồn và giữa sông được pha loãng và các chất gây ô

nhiễm được phân tán và đồng hóa, chất lượng nước của của sông vẫn bị bị ảnh hưởng bởi chất thải từ sản xuất nông nghiệp và các hoạt động sinh hoạt. Nhiều chỉ

số vẫn không đáp ứng TCVN (A2).

Tại các đoạn sông Đáy từ Sông Gia Viễn đến Kim Sơn (Ninh Bình), nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và các chỉ số không đạt TCVN (A2) (ví dụ BOD5 cao gấp 2-3 lần so với tiêu chuẩn). Chất lượng ở một số đoạn không đạt tiêu chuẩn

TCVN (B1), đặc biệt tại Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình, ở đây nước đen và nhiều

bùn.

Nhìn chung, chất lượng nước của sông Đáy thay đổi dọc theo chiều dài dòng

chảy và theo thời gian. Tuy nhiên, chất lượng nước của sông đã xấu đi trong những

năm gần đây - xem Hình 1.9, thể hiện sự thay đổi COD (trung bình/năm) theo thời

gian ở Hà Nam (giữa sông) và ở Nam Ðịnh (hạ lưu).

Các sông khác trong lưu vực cũng có dấu hiệu chất lượng nước suy giảm.

Sông Tích bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ ở mức vượt quá TCVN (A2). Điều

này là do dòng sông tiếp nhận nước thải ô nhiễm từ vùng Hoà Lạc và Sơn Tây vốn

đang phát triển nhanh và sông Bùi. Chất lượng nước của sông Bùi đang bị ô nhiễm

do sản xuất và nước thải sinh hoạt từ Lương Sơn và Hòa Bình.

Hình 1.10. Xu hƣớng COD tại sông Châu Giang

25

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Sông Châu Giang bị ô nhiễm và ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng. Con sông

này nối liền sông Đáy và sông Nhuệ ở Phủ Lý. Tuy nhiên, việc tách khỏi sông Hồng

đã hoàn tất, và chất lượng nước ngày càng bị ảnh hưởng bởi chất thải nông nghiệp

và nước từ sông Nhuệ và sông Đáy. Kết quả giám sát cho thấy một số chất ô nhiễm

tăng lên liên tục, như COD, trong những năm gần đây (Hình 1.10).

Sông Hoàng Long bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ ở mức độ tương đối cao tại

khu vực hợp lưu với sông Đáy sau khi chảy qua Hòa Bình, Nam Định và Ninh

26

Bình. BOD và COD ở mức TCVN (hoặc B1).

CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính tổng lượng thải tối đa

(TMDL) cho lưu vực sông ở Việt Nam - ứng dụng thử nghiệm đối với COD cho

đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu thuộc Lưu vực sông Nhuệ - Đáy

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu

 Phạm vi không gian: Nghiên cứu được thực hiện ứng dụng tại LVS Nhuệ-

Đáy.

 Phạm vi thời gian: 02 năm, từ năm 2017 đến năm 2018

 Mục tiêu chất lượng tại khu vực nghiên cứu

Căn cứ theo kết quả điều tra, khảo sát hiện trạng sử dụng nước, mỗi đoạn sông

được xác định một mục đích sử dụng chính hoặc cao nhất trong số các mục đích sử

dụng. Năm nhóm mục đích sử dụng nước được xác định cho LVS Nhuệ - Đáy gồm:

- Cấp nước sinh hoạt, bảo tồn động thực vật thủy sinh và mục đích tương đương

(A1)

- Cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp và mục đích

tương đương (A2)

- Tưới tiêu, thủy lợi và mục đích tương đương (B1)

- Giao thông thủy và mục đích tương đương (B2)

- Không sử dụng cho bất kỳ mục đích nào (K)

Dưới đây là kết quả phân vùng theo mục đích sử dụng nước tại khu vực

27

nghiên cứu (được chia thành 6 đoạn):

Bảng 2.1: Phân vùng mục đích sử dụng nƣớc tại khu vực nghiên cứu

Đoạn Mô tả đoạn Căn cứ chính xác định mục đích sử dụng Các vấn đề cần thống nhất Mục đích lựa chọn

B1 1 Hợp lưu sông Nhuệ tại Phủ Lý - Hà Nam Hết ranh giới xã Châu Sơn - Phủ Lý - Hà Nam Theo kết quả điều tra khảo sát đo vẽ thực địa

2 A1 Cung cấp nước cho nhà máy nước sinh hoạt Khu vực thị trấn Kiện Khê - Thanh Liêm - Hà Nam Khu vực thị trấn Kiện Khê - Thanh Liêm - Hà Nam

Đoạn sông phía trên được phân đoạn mục đích B1, theo tính chất dòng chảy, điều này chưa phù hợp

3 B1 Xã Thanh Nghị - Thanh Liêm - Hà Nam Thị trấn Kiện Khê - Thanh Liêm - Hà Nam Theo kết quả điều tra khảo sát đo vẽ thực địa

4 A1 Cung cấp nước cho nhà máy nước sinh hoạt Khu vực xã Thanh Nghị - Thanh Liêm - Hà Nam Khu vực xã Thanh Nghị - Thanh Liêm - Hà Nam

Đoạn sông phía trên được phân đoạn mục đích B1, theo tính chất dòng chảy, điều này chưa phù hợp

5 B1 Xã Thanh Hải - Thanh Liêm - Hà Nam Xã Thanh Nghị - Thanh Liêm - Hà Nam Theo kết quả điều tra khảo sát đo vẽ thực địa

6 A1 Xã Thanh Hải - Thanh Liêm - Hà Nam Hết ranh giới Hà Nam tại Thanh Liêm

Cung cấp nước cho nhà máy nước sinh hoạt (trạm cấp nước thôn Trung Hiền Hạ, Hà Nam) Đoạn sông phía trên được phân đoạn mục đích B1, theo tính chất dòng chảy, điều này chưa phù hợp

28

Bảng trên cho thấy mục đích sử dụng nước tại các đoạn trên khu vực nghiên cứu khác nhau, tập trung chủ yếu 2 mục đích sử dụng cao nhất là B1, và A1. Căn cứ

vào kết quả khảo sát chất lượng nước qua các năm, mức độ phù hợp giữa mục đích

sử dụng nước và hiện trạng chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu cũng được đánh

giá như sau:

Bảng 2.2: Đánh giá mức độ phù hợp của mục đích sử dụng nƣớc

Đoạn Điểm bắt đầu Điểm cuối Đánh giá mức độ phù hợp

Mục đích sử dụng nƣớc (Ký hiệu) Hiện trạng chất lƣợng nƣớc (Ký hiệu)

1 B1 B1 Phù hợp Hợp lưu sông Nhuệ tại Phủ Lý - Hà Nam Hết ranh giới xã Châu Sơn - Phủ Lý - Hà Nam

2 A1 B1 Không phù hợp Khu vực thị trấn Kiện Khê - Thanh Liêm - Hà Nam

3 B1 B1 Phù hợp Thị trấn Kiện Khê - Thanh Liêm - Hà Nam Xã Thanh Nghị - Thanh Liêm - Hà Nam

4 A1 B1 Không phù hợp Khu vực xã Thanh Nghị - Thanh Liêm - Hà Nam

5 B1 B1 Phù hợp Xã Thanh Nghị - Thanh Liêm - Hà Nam Xã Thanh Hải - Thanh Liêm - Hà Nam

6 A1 B1 Không phù hợp

Xã Thanh Hải - Thanh Liêm - Hà Nam Hết ranh giới Hà Nam tại Thanh Liêm

Có thể thấy chỉ có 2 đoạn sông có mục đích sử dụng nước phù hợp với chất

lượng nước, còn lại 4 đoạn không phù hợp (chất lượng nước không đảm bảo cho

mục đích sử dụng nước). Đây là cơ sở cho xác định mục tiêu cải thiện chất lượng

nước cho 4 đoạn sông trên phù hợp với mục đích sự dụng nước.

2.2. Nội dung nghiên cứu

29

- Phương pháp luận để tính toán TMDL cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy;

- Ước tính phân bổ thải lượng của nguồn điểm và nguồn diện;

- Xác định thải lượng ô nhiễm và khả năng tiếp nhận/tự làm sạch của dòng

sông;

- Xây dựng mô hình chất lượng nước nhằm hỗ trợ tính toán trong việc thiết lập

TMDL.

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu

Số liệu được thu thập cho đề tài được lấy từ các quá trình nghiên cứu, báo cáo

từ các nguồn:

“Xây dựng báo cáo nghiên cứu phương pháp xây dựng và ứng dụng TMDL

trong kiểm soát ô nhiễm” (Mã số: CS9/VEA)

Thuộc Dự án thành phần 1 “Tăng cường thể chế và thực thi” thuộc Dự án

“Quản lý ô nhiễm các khu công nghiệp thuộc lưu vực sông Đồng Nai, sông Nhuệ -

Đáy” (Số tín dụng: Cr. 5175-VN)

2.3.2. Phương pháp thống kê, tổng hợp

Thu thập thông tin, chạy mô hình chất lượng nước bằng mô hình MIKE 11

cho đoạn sông nghiên cứu tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Phân tích, đánh giá kết quả nghiên cứu thử nghiệm TMDL cho đoạn sông

nghiên cứu tại Lưu vực sông Nhuệ - Đáy;

Xây dựng kịch bản TMDL theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội các tỉnh

trên lưu vực. Đồng thời xây dựng chương trình quan trắc và công bố thông tin cộng

đồng nhằm kiểm soát triển khai chương trình TMDL cho đoạn sông nghiên cứu tại

lưu vực sông Nhuệ - Đáy.

2.3.3. Phương pháp điều tra khảo sát tại khu vực ứng dụng triển khai TMDL

Thu thập ý kiến cộng đồng, khảo sát địa hình, tình hình phát triển kinh tế xã

30

hội trên lưu vực sông.

Thu thập số liệu thống kê từ các chương trình quan trắc.

2.3.4. Phương pháp mô hình

Mô hình MIKE 11 đã xây dựng trên đoạn sông nghiên cứu

Quá trình xây dựng mô hình trong nghiên cứu này dựa trên các mô hình MIKE

11 đã xây dựng cho đồng bằng sông Hồng [20, 21, 22, 23]. Nội dung của phần này mô tả đặc điểm mô hình đã được xây dựng, kiểm tra tính đại diện của mô hình đó

và cuối cùng là các bước cần thiết để phát triển một mô hình mới để sử dụng cho

nghiên cứu TMDL cho đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu.

Hình 2.1. Vị trí và mạng lƣới trong mô hình MIKE 11 đã xây dựng

31

Mô hình MIKE 11 được IMHEN phát triển trong năm 2005 cho toàn bộ sông Nhuệ - sông Đáy từ thượng nguồn đến cửa biển. Vị trí khu vực tính toán và sơ đồ mô hình được thể hiện trong hình 2.1 cũng bao gồm các vị trí của mặt cắt ngang mạng lưới sông [12, 13].

Dữ liệu đầu vào cho mô hình gồm dữ liệu mạng lưới sông suối (mặt cắt và vị trí các mặt cắt, các kênh mương và sông nhánh), chuỗi dữ liệu lưu lượng các nguồn đổ vào sông theo thời gian và các điều kiện biên trên, biên dưới. Điều kiện biên của chất lượng nước, lưu lượng cũng được khai báo. Giá trị biên chất lượng nước là thông số COD.

Bảng 2.3: Các nội dung mô hình hóa chất lƣợng nƣớc cho lƣu vực sông Nhuệ - Đáy

TT Nội dung Ghi chú

Các dữ liệu thu thập và khảo sát bổ sung I

1

Dữ liệu kinh tế xã hội của lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy Đánh giá tài liệu về các nghiên cứu trước đây (môi trường và mô hình) liên quan đến lưu vực nghiên cứu

Phục vụ thiết kế khung mô hình, mô hình khái niệm và thu thậpcác dữ liệu yêu cầu; Phục vụ lập kế hoạch khảo sát hiện trường bổ sung và thu thập dữ liệu tại chỗ 2

Điều kiện tự nhiên và dữ liệu khí tượng thuỷ văn (DEM, sử dụng đất, mạng lưới sông suối, lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ, mực nước, lưu lượng), kiểm kê nguồn ô nhiễm

3 Bản đồ mạng lưới kênh mương của Hà Nội và Hà Nam Phục vụ phân định sơ bộ các tiểu lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy

4 Bằng đường bộ dọc bờ sông Điều tra thực địa dọc theo dòng chính sông Đáy, đoạn từ Ba Thá đến Phủ Lý

5 Từ các công trình thủy lợi Dữ liệu liên quan đến lịch trình vận hành của các trạm bơm và công trình thuỷ lợi

6 Đi thuyền dọc theo dòng sông

Khảo sát thực địa, quan trắc lấy mẫu nước trên sông Đáy thuộc khu vực nghiên cứu; Quan trắc nước thải và xác định lưu lượng của các dòng nhánh chảy vào đoạn sông Đáy (từ Phủ Lý đến Gián Khẩu)

32

7 Vào các ngày 23/3/2017 và 23/5/2017 Đo và lấy mẫu chất lượng nước tại 3 vị trí trên sông Đáy (tại các vị trí Phủ Lý, Đỗ Xá và Gián Khẩu) liên tục 2 giờ/lần

TT Nội dung Ghi chú

8

Khảo sát các nguồn ô nhiễm (cơ sở sản xuất, nhà máy, khu công nghiệp,...) tại khu vực nghiên cứu thuộc đoạn sông Đáy (đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu); Đo đạc và lấy mẫu nước thải từ các nguồn này vào sông.

II Xây dựng mô hình thủy lực (HD) cho đoạn sông Đáy (Ba Thá - Gián Khẩu)

1

Xây dựng mô hình mưa dòng chảy cho các tiểu lưu vực: - Chuẩn bị dữ liệu - Thiết lập mô hình - Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình bằng sử dụng số liệu đo tại Ba Thá giai đoạn 1978- 1980. - Chạy mô hình cho tình hình hiện tại (2016-2017) Các mô đun mưa dòng chảy (RR) sẽ cung cấp lưu lượng nước vào (điều kiện biên trên) cho mô hình HD của khu vực Ba Thá - Gián Khẩu. Lý do sử dụng số liệu 1978- 1980 là do sự thiếu hụt số liệu quan trắc lưu lượng tại ba trạm quan trắc thuỷ văn (Ba Thá, Phủ Lý và Gián Khẩu) sau tháng 12 năm 1980.

2

Mô hình HD cho khu vực Ba Thá - Gián Khẩu sẽ cung cấp các điều kiện biên, các nguồn nước cho các mô hình chất lượng nước tại Phủ Lý - Gián Khẩu.

Xây dựng mô hình thủy động lực học - Chuẩn bị dữ liệu - Thiết lập mô hình - Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình sử dụng số liệu đo lưu lượng năm 1978-1980 tại Ba Thá. - Chạy mô hình cho dữ liệu hiện tại (2016- 2017)

III Xây dựng Mô hình thủy động lực học (HD), chất lượng nước (AD và EcoLab) cho đoạn sông Phủ Lý - Gián Khẩu

1 Chuẩn bị dữ liệu về chất lượng nước và lưu lượng thải cho phân tích tải lượng ô nhiễm

33

2 Có 14 nguồn điểm trong khu vực nghiên cứu. Các nguồn diện bao gồm các nguồn ô nhiễm từ sinh hoạt, chăn nuôi và trồng trọt. Ước tính và định lượng mối liên hệ giữa nguồn ô nhiễm và chất lượng từ các dòng nước vào đoạn sông Phủ Lý - Gián Khẩu

TT Nội dung Ghi chú

3

Thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dữ liệu thời gian thực giai đoạn 2016 - 2017 theo kết quả quan trắc thường xuyên và theo giờ trong thời gian từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2017. Tiến hành đo đạc chất lượng nước 5 lần/năm từ năm 2016 - hiện tại cho các vị trí khác nhau dọc sông Nhuệ - sông Đáy

IV Xây dựng và đánh giá kịch bản ô nhiễm

1 Xây dựng kịch bản khái niệm

2 Chuẩn bị các dữ liệu đầu vào và thiết lập, chạy mô hình với các điều kiện của kịch bản.

Căn cứ vào: - Mức độ ô nhiễm khác nhau để xác định ngưỡng tải trọng tương ứng với mục tiêu chất lượng nước trong đoạn sông - Kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh

3

Đánh giá kết quả mô hình từ các điều kiện của kịch bản để xác định tải lượng tối đa, phân bổ tải lượng ô nhiễm tương ứng với sự phát triển kinh tế xã hội trong tương lai

4 Đề xuất giả thiết cải thiện chất lượng nước cho đoạn sông Phủ Lý - Gián Khẩu

V Xác định khả năng chịu tải tối đa cho sông Nhuệ - sông Đáy bằng phương pháp cân bằng vật chất

1 Tính toán theo thông tư số 02/2009/TT- BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường [17] Mục đích của tính toán nhằm so sánh kết quả tính toán với kết quả trích xuất từ mô hình.

2 Phân tích kết quả của quá trình kiểm soát ô nhiễm trên LVS Nhuệ - Đáy

Bảng 2.4: Số lƣợng mặt cắt sử dụng trong mô hình MIKE 11

Tên sông Số lƣợng mặt cắt Năm khảo sát

Nhuệ 42 1990

Đáy 96 1999

Hoàng Long 14 2001

34

Đào 09 2000

Tác giả đã kiểm tra, đánh giá mô hình này, nhận thấy mô hình có khả năng đáp

ứng được yêu cầu mô phỏng thủy lực dòng chảy và chất lượng nước giai đoạn

1/1/2005 - 31/12/2005.

Để đảm bảo mô hình có khả năng mô phỏng cho các điều kiện dòng chảy hiện

tại, công việc tiếp theo trong nghiên cứu này bao gồm việc cập nhật điều kiện biên,

dữ liệu mô hình với dữ liệu tại thời điểm hiện tại và cấu hình lại mô hình để phù

hợp với mục tiêu của nghiên cứu nhằm mô phỏng chất lượng nước đoạn sông Đáy

từ Phủ Lý đến Gián Khẩu.

2.3.5. Phương pháp lấy mẫu

Lấy mẫu và bảo quản mẫu theo TCVN 6663-6: 2018: Chất lượng nước-Lấy

mẫu- Phần 6: Hướng dẫn lấy mẫu nước sông và suối.

Trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy, có 36 điểm quan trắc chất lượng nước.

Dữ liệu thu thập được ở mỗi địa điểm khác nhau theo địa phương và theo năm và có

thể bao gồm: DO, pH, TSS, BOD5, COD, coliform, và lấy mẫu nước để phân tích

thuốc trừ sâu. Dữ liệu chất lượng nước cho mô hình được thu thập từ Trung tâm

Quan trắc môi trường (CEM), Tổng Cục Môi trường. Hàng năm CEM thường

xuyên tiến hành đo đạc lấy mẫu chất lượng nước trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy với

tần suất 5 - 6 lần/năm. Trung tâm Quan trắc môi trường (CEM) cũng vận hành trạm

quan trắc chất lượng nước tự động tại cầu Đọ Xá. Hình 2.2 minh hoạ các vị trí quan

trắc trên sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu. Trên khu vực này có 6 điểm mà CEM

-VEA đã tiến hành giám sát 5-6 lần/năm từ năm 2010 được đánh dấu bằng tam giác

đỏ. Nghiên cứu đã tiến hành quan trắc liên tục hàng giờ trong một số ngày vào

tháng 3 và tháng 5 năm 2017 tại các khu vực được đánh dấu bằng ô vuông màu

xanh lá cây. Các kết quả thông số chất lượng nước được đo bằng trạm tự động theo

Chương trình giám sát thường xuyên của CEM và số liệu đo đạc hiện trường được

thực hiện năm 2017 được thể hiện trong Bảng 2.5. Chất lượng nước đo bổ sung do

35

UBND tỉnh Hà Nam quan trắc năm 2017 cũng đã được thu thập.

Bảng 2.5: Dữ liệu chất lƣợng nƣớc sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

STT Thông số

Trạm tự động x x x Chƣơng trình quan trắc định kỳ x x x Quan trắc liên tục theo giờ 2017 x x x

--N --N +-N

3-

dẫn 4 x x x

1 Nhiệt độ pH 2 3 Độ đục Độ điện 5 ORP 6 TDS 7 TSS 8 DO 9 COD 10 BOD5 11 Cl- 12 NO2 13 NO3 14 NH4 15 TN 16 PO4 17 Fe x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

36

Hình 2.2. Vị trí các điểm quan trắc trên sông Đáy (đoạn Phủ Lý - Gián Khẩu)

2.3.6. Phương pháp phân tích mẫu

Nhu cầu oxi hóa học (COD) phân tích mẫu theo SMEWW 5220C:2012

2.3.7. Phương pháp tính toán tải lượng và phân phố thải lượng ô nhiễm

a. Ước tính tải lượng ô nhiễm

Tải lượng ô nhiễm được xác định theo công thức [7,8]:

Tải lƣợng ô nhiễm = Nồng độ chất x Lƣu lƣợng

Tải lượng ô nhiễm hiện có trên sông, nguồn tải lượng này bao gồm tải lượng

sẵn có (tính từ đầu nguồn) và tải lượng được bổ sung khi con sông chảy qua khu

vực nghiên cứu. Tải lượng ô nhiễm hiện có được xác định dựa trên kết quả nội suy

từ mô hình chất lượng nước, giá trị lưu lượng và nồng độ được lấy giá trị trung vị từ

chuỗi số liệu chạy ra được từ mô hình.

b. Phân bố thải lượng ô nhiễm của các nguồn thải

Theo công thức phân bổ tải lượng ô nhiễm trên sông được xác định theo công

thức [7,8]:

TMDL = WLA + LA + BA + MOS

Trong đ

- WLA: Thải lượng ô nhiễm của các nguồn thải dạng điểm

- LA: Thải lượng ô nhiễm của các nguồn thải dạng diện

- BA: Thải lượng hiện có trên sông.

- MOS: biên an toàn cho phân bổ thải lượng, được áp dụng trong nghiên cứu

37

là 10%.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Kết quả điều tra khảo sát về số liệu khí tƣợng, thủy văn

Để phục vụ xây dựng mô hình mưa dòng chảy và mô hình thủy lực cho khu

vực nghiên cứu, nhiệm vụ đã thu thập và hiệu chuẩn dữ liệu để đưa vào mô hình,

kết quả được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 3.1: Danh sách các trạm khí tƣợng thủy văn đƣợc thu thập và tổng hợp

STT Tên trạm Thời gian Số biểu Chú thích

A. Mực nƣớc ngày, 1 biểu/năm

2012-2016 Ba Thá 1 5 MIKE HD

2000-2017 Phủ Lý 2 8 MIKE HD

2000-2017 Ninh Bình 3 8 MIKE HD

2000-2017 Bến Dế 4 8 MIKE HD

2000-2017 Gián Khẩu 5 8 MIKE HD

B. Mực nƣớc và lƣu lƣợng ngày, 1 biểu/năm

6 Ba Thá 1978 - 1980 MIKE HD, NAM 6

C. Mực nƣớc giờ, 1 biểu/tháng

tháng 01/2016-12/2017 MIKE HD, NAM Ba Thá 7 24

tháng 01/2016-12/2017 MIKE HD, NAM Phủ Lý 8 24

Gián Khẩu tháng 01/2016-12/2017 MIKE HD, NAM 9 24

D. Mƣa và bốc hơi ngày, 2 biểu/năm

2012-2017 Sơn Tây 1 12 MIKE NAM

2012-2017 Ba Vì 2 12 MIKE NAM

2012-2017 Hà Đông 3 12 MIKE NAM

4 Láng, Hà Nội 2012-2017 12 MIKE NAM

38

5 Hưng Yên 2012-2017 12 MIKE NAM

STT Tên trạm Thời gian Số biểu Chú thích

6 Chi Nê 2012-2017 12 MIKE NAM

7 Nho Quan 2012-2017 12 MIKE NAM

8 Phủ Lý 2012-2017 12 MIKE NAM

9 Gián Khẩu 2012-2017 12 MIKE NAM

10 Bến Dế 2012-2017 12 MIKE NAM

11 Nam Định 2012-2017 12 MIKE NAM

12 Ninh Bình 2012-2017 12 MIKE NAM

Kết quả dữ liệu sau khi đưa vào mô hình MIKE phục vụ xây dựng mô hình

MIKE NAM và MIKE HD:

39

Hình 3.1. Kết quả dữ liệu khí tƣợng, thủy văn đầu vào mô hình Mike 11

Số liệu quan trắc chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu là thông tin quan

trọng phục vụ chạy mô hình chất lượng nước. Các kết quả quan trắc bao gồm kết

quả quan trắc tại các điểm quan trắc thực hiện từ năm 2016 đến nay.

Bảng 3.2: Các dữ liệu cần thu thập để tính toán tải lƣợng phát thải

Dữ liệu cần thu thập Nguồn phát sinh tải ô nhiễm

Trường hợp không có dữ liệu ở cột bên trái, thì điều tra các mục sau đây và tiến hành tính toán ước lượng:

• Lượng nước phục vụ công nghiệp tiêu thụ

• Hạng mục sản phẩm, sản lượng và giá trị xuất hàng

• Số lượng nhân viên Công nghiệp

Nồng độ nước thải và lượng nước thải từ các nhà máy và cơ sở kinh doanh • Chủng loại và số lượng nguyên vật liệu đã sử dụng

• Các công đoạn sản xuất

• Các dữ liệu khác của mỗi lĩnh vực cụ thể

• Có hệ thống xử lý nước thải hay không. Phương thức, công suất xử lý và hiệu suất hoạt động (nếu có lắp đặt hệ thống).

Sinh hoạt - Số dân cư trú

(Nhà máy xử lý - Lượng khách du lịch

nước thải) - Số dân thuộc đối tượng xử lý tại nhà máy

40

- Nồng độ và lượng nước thải được xử lý

Trường hợp không có dữ liệu ở cột bên trái, thì điều tra các mục sau đây và tiến hành tính toán ước lượng:

Nồng độ và lượng nước • Loại gia súc Chăn nuôi thải từ các chuồng trại • Số lượng gia súc

• Có hệ thống xử lý nước thải hay không. Phương thức, công suất xử lý và hiệu suất hoạt động (nếu có lắp đặt hệ thống).

Diện tích đất nông nghiệp (diện tích theo từng loại như ruộng Đất nông nghiệp lúa, đồng hoa màu, vườn cây ăn quả,…)

Vì những nơi này được xem là nguồn mặt và rất khó để đo tại

nguồn ô nhiễm, nên điều tra các mục sau đây và tiến hành tính

toán ước lượng:

• Diện tích của khu vực nhà cửa san sát

Khu vực nhà cửa san sát vì những nơi này được xem là nguồn mặt và rất khó để đo tại nguồn ô nhiễm, nên điều tra các mục sau đây và tiến hành tính toán ước lượng

Rừng Diện tích của rừng, đồng cỏ

Vì những nơi này được xem là nguồn mặt và rất khó để đo tại nguồn ô nhiễm, nên điều tra các mục sau đây và tiến hành tính toán ước lượng: Nuôi trồng

thủy sản

• Loài, số lượng và lượng xuất hàng của các loại thủy sản nuôi như cá, tôm,…

41

• Lượng thức ăn

Theo số liệu thống kê năm 2015, diện tích đất khu vực đoạn sông nghiên cứu

khoảng 104.115.051 (m2) tương đương 10.411 hecta [5,6].

Hình 3.2. Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu

Trong đó tập trung chủ yếu là đất cho nông thôn và hoạt động sản xuất nông

nghiệp. Tỉ lệ đất trồng lúa nước chiếm tỉ lệ >26%, đất ở tại nông thôn và đất rừng

phòng hộ tự nhiên chiếm tỉ lệ > 33%, diện tích đất sử dụng cho khu công nghiệp

khoảng 295 ha (2,8%), đất sử dụng sản xuất kinh doanh, vật liệu xây dựng khoảng

42

400ha (3,9%) [5,6].

Bảng 3.3: Số liệu thống kê diện tích các loại đất

Stt Kí hiệu Diện tích (m2) Tỉ lệ Loại đất

Tổng 104.115.051 100,00000

1 Đất chuyên trồng lúa nước LUC 26.637.352 25,58454

2 Đất ở tại nông thôn ONT 17.591.843 16,89654

3 Đất có rừng tự nhiên phòng hộ RPN 16.717.098 16,05637

4 Núi đá không có rừng cây NCS 9.711.127 9,32730

5 Đất cho hoạt động khoáng sản SKS 7.383.945 7,09210

6 Đất trồng lúa nước còn lại LUK 4.399.055 4,22519

7 Đất sông, ngòi, kênh, rạch, suối SON 3.889.027 3,73532

8 Đất khu công nghiệp SKK 2.959.519 2,84255

9 Đất đồi núi chưa sử dụng DCS 2.786.420 2,67629

10 Đất cơ sở sản xuất, kinh doanh SKC 2.527.802 2,42789

11 Đất sản xuất vật liệu xây dựng, gốm sứ SKX 1.559.139 1,49752

12 Đất ở tại đô thị ODT 1.495.025 1,43594

13 Đất bằng trồng cây hàng năm khác BHK 1.142.233 1,09709

14 Đất có rừng trồng sản xuất RST 974.354 0,93584

15 Đất nương rẫy trồng cây hàng năm khác NHK 891.725 0,85648

16 Đất giao thông 874.811 0,84023 DGT

17 Đất bằng chưa sử dụng 688.323 0,66112 BCS

18 Đất có mặt nước chuyên dùng MNC 633.967 0,60891

19 Đất quốc phòng 324.587 0,31176 CQP

43

20 Đất trồng cây ăn quả lâu năm 206.451 0,19829 LNQ

Stt Loại đất Kí hiệu Diện tích (m2) Tỉ lệ

21 Đất bãi thải, xử lý chất thải DRA 159.527 0,15322

Đất chuyên nuôi trồng thủy sản nước TSN 123.779 0,11889 22 ngọt

23 Đất thủy lợi DTL 113.011 0,10854

24 Đất trồng cây lâu năm khác LNK 86.653 0,08323

Đất trụ sở cơ quan, công trình sự nghiệp 25 TSC 83.924 0,08061 của Nhà nước

26 Đất nghĩa trang, nghĩa địa NTD 82.086 0,07884

27 Đất cơ sở giáo dục - đào tạo DGD 54.783 0,05262

28 Đất tôn giáo TON 11.603 0,01114

29 Đất cơ sở văn hóa DVH 5.848 0,00562

30 Đất cơ sở y tế DYT 33 0,00003

Qua đó có thể nhận thấy dọc hai bên bờ sông tại khu vực nghiên cứu tập trung

phần lớn dân cư nông thôn, doanh nghiệp sản xuất, đất đá rừng núi chủ yếu chỉ phân

bố phía hữu ngạn dòng sông. Việc phân bố dân cư thành thị dọc 2 bên bờ sông có

mối tương quan đặc biệt với các giá trị DO, COD, BOD5, gây ảnh hưởng không nhỏ

tới chất lượng nước sông. Thảm thực vật và phần lớn diện tích đất của khu vực

nghiên cứu sử dụng để sản xuất nông nghiệp (Lúa nước, cây lâu năm,…) với hàm

lượng sử dụng chất bảo vệ thực vật, các hoạt động công nghiệp, khai khoáng vật

liệu xây dựng, sản xuất xi măng tại những vùng đồi núi ven đoạn sông nghiên cứu

đang ngày ngày tác động đến chất lượng nước sông. Vì vậy trong nghiên cứu phát

triển TMDL của khu vực này chúng tôi sẽ đặc biệt quan tâm tới các nguồn tác động

này (những nguồn diện), để xác định được chính xác mối quan hệ giữa sử dụng đất

44

và nồng độ COD trong chất lượng nước, là cơ sở cho các nghiên cứu sau này.

Điều tra khảo sát trên tuyến dọc đoạn sông nghiên cứu nhằm đánh giá nguồn

tiếp nhận nước thải và nguồn phát sinh.

45

Hình 3.3. Hình ảnh đo đạc khảo sát trên LVS Nhuệ - Đáy

3.2. Kết quả mô hình chất lƣợng nƣớc tại khu vực nghiên cứu

3.2.1. Kết quả quan trắc chất lượng khu vực nghiên cứu

Kết quả hàm lượng COD (mg/L) như sau:

Hình 3.5. So sánh kết quả mô hình chất lƣợng nƣớc và kết quả quan trắc COD

thực đo tại 4 điểm quan trắc trên đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu

Hình 3.6. So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo

46

tại Đọ Xá

Hình 3.7. So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo

tại Kiện Khê và Thanh Tân thuộc sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu

Hình 3.8. So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo

tại Nhà Máy Xi măng Việt Trung với điểm Trung Hiếu Hạ

47

trên đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu

Như vậy trong quá trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp tính toán lượng

thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông ở Việt Nam và ứng dụng mô hình MIKE11 để

tính toán hàm lượng COD trong lưu vực sông do việc lựa chọn các chỉ số chất

lượng nước phải có khả năng phản ánh tình hình hiện tại cũng như chất lượng nước

có thể xuất hiện trong tương lai. Nếu việc xem xét các chỉ số phức tạp quá mức, nó

thường không chỉ cải thiện độ chính xác mô phỏng mô hình, mà ngược lại, đưa ra

quá nhiều thông số sẽ làm giảm độ chính xác mô phỏng.

3.2.2. Tải lượng ô nhiễm và phân bố tải lượng ô nhiễm COD trên lưu vực sông

Nhuệ - Đáy

a. Ước tính tải lượng ô nhiễm

Tải lượng ô nhiễm hiện có trên sông, nguồn tải lượng này bao gồm tải lượng

sẵn có (tính từ đầu nguồn) và tải lượng được bổ sung khi con sông chảy qua khu

vực nghiên cứu. Tải lượng ô nhiễm hiện có được xác định dựa trên kết quả nội suy

từ mô hình chất lượng nước, giá trị lưu lượng và nồng độ được lấy giá trị trung vị từ

chuỗi số liệu chạy ra được từ mô hình.

Kết quả tính toán lưu lượng nước trên sông tại khu vực nghiên cứu:

Lưu lượng m3/s

700 600 500 400 300 200 100 0 -100

0 0 : 0 6 1 0 2 / 4 / 2

0 0 : 0 5 1 0 2 / 4 / 8

0 0 : 0 5 1 0 2 / 5 / 2

0 0 : 0 5 1 0 2 / 1 / 2

0 0 : 0 5 1 0 2 / 8 / 6

0 0 : 0 6 1 0 2 / 3 / 9

0 0 : 0 6 1 0 2 / 7 / 7

0 0 : 0 7 1 0 2 / 2 / 8

0 0 : 0 7 1 0 2 / 3 / 4

0 0 : 0 5 1 0 2 / 2 1 / 4

0 0 : 0 6 1 0 2 / 1 1 / 4

0 0 : 0 5 1 0 2 / 1 1 / 0 1

0 0 : 0 6 1 0 2 / 0 1 / 1 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 1 - 6 2

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 2 - 9 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 3 - 5 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 5 - 6 2

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 6 - 9 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 7 - 3 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 8 - 0 3

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 9 - 3 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 1 - 1 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 2 - 4 1

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 4 - 6 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 5 - 0 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 6 - 3 1

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 7 - 1 3

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 8 - 4 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 9 - 7 1

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 1 - 5 1

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 3 - 8 2

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 4 - 1 2

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 5 - 5 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 0 1 - 7 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 2 1 - 8 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 1 1 - 8 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 2 1 - 2 2

48

Hình 3.9. Đồ thị lƣu lƣợng nƣớc trên sông giai đoạn 2015 - 2017, giá trị trung vị của lƣu lƣợng: mQ = 180,8 m3/s

Nồng độ COD (µg/m3)

60000000

50000000

40000000

30000000

20000000

10000000

0

0 0 : 0 5 1 0 2 / 1 / 2

0 0 : 0 5 1 0 2 / 6 / 7

0 0 : 0 5 1 0 2 / 7 / 3

0 0 : 0 6 1 0 2 / 1 / 1

0 0 : 0 6 1 0 2 / 6 / 5

0 0 : 0 6 1 0 2 / 7 / 1

0 0 : 0 7 1 0 2 / 5 / 9

0 0 : 0 5 1 0 2 / 5 / 2 1

0 0 : 0 5 1 0 2 / 2 1 / 6

0 0 : 0 6 1 0 2 / 5 / 0 1

0 0 : 0 6 1 0 2 / 1 1 / 8

0 0 : 0 6 1 0 2 / 2 1 / 4

0 0 : 0 5 1 0 2 / 1 1 / 0 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 3 - 1 2

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 1 - 8 2

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 2 - 3 2

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 4 - 6 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 7 - 9 2

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 8 - 4 2

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 9 - 9 1

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 1 - 7 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 2 - 2 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 3 - 9 1

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 4 - 4 1

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 7 - 7 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 8 - 2 2

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 9 - 7 1

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 1 - 5 2

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 2 - 0 2

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 3 - 8 1

0 0 : 0 0 : 0 0 7 1 0 2 - 4 - 3 1

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 0 1 - 3 1

0 0 : 0 0 : 0 0 5 1 0 2 - 0 1 - 5 1

0 0 : 0 0 : 0 0 6 1 0 2 - 2 1 - 0 3

Base

A1

A2

B1

B2

Hình 3.10. Đồ thị nồng độ hiện có COD trên sông giai đoạn 2015 - 2017,

với giá trị trung vị: mCOD = 18.2 mg/l

Tải lƣợng ô nhiễm hiện có trên sông:

TL = mQ x mCOD x 86,4.10-3

Trong đó 86,4.10-3 là hệ số quy đổi đơn vị ra tấn/ ngày.

Tải lượng hiện có trên sông:

Tải lƣợng (COD) = 180,8 x 18,2 x 86,4.10-3 = 284.3 tấn/ngày

Áp dụng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt với điều kiện

lưu lượng hiện có các mức tải lượng theo QCVN 08 đối với đoạn sông nghiên cứu:

Bảng 3.5: Tải lƣợng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT

Tiêu chuẩn A1 A2 B1 B2

COD (tấn/ngày) 156.21 234.32 468.63 781.06

Nhận xét thấy, hiện nay tải lượng các thông số COD trên đoạn sông nghiên

cứu đều nằm trên ngưỡng A1, A2 và dưới mức B1, B2 theo QCVN.

49

Tải lượng COD cần tăng/giảm đáp ứng các ngưỡng tiêu chuẩn:

Bảng 3.6: Tải lƣợng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT

Tiêu chuẩn A1 A2 B1 B2

COD (tấn/ngày) 156.21 234.32 468.63 781.06

COD (tấn/ ngày) hiện có 284.3 284.3 284.3 284.3

COD cần tăng -128.1 -49.98 184.33 496.76

Căn cứ các mục tiêu chất lượng nước theo các mức tiêu chuẩn (COD) của

QCVN08 cho đoạn sông nghiên cứu, TMDL (tải lượng ô nhiễm tối đa) sẽ được xác

định bởi các điều kiện đầu vào của mô hình MIKE 11, sau khi được nội duy bởi mô

hình ước lượng được tải lượng ô nhiễm của các kịch bản thỏa mãn các tiêu chuẩn

chất lượng nước A1, A2, B1, B2.

Với các tiêu chuẩn chất lượng nước mức A1, A2, B1, B2, bằng Mô hình

Mike11 Đề tài đã xây dựng các kịch bản khác nhau:

Hình 3.11. Các kịch bản tính toán mô hình cho COD

Trong đó đường màu đen thể hiện giá trị hiện thời nồng độ COD trong giai

đoạn 01/01/2015 tới 16/5/2017, giá trị trung vị COD tương ứng là 18.2 mg/l. Với

50

kịch bản giảm tải lượng 46% thể hiện đường màu xanh trên đồ thị, giá trị trung vị

COD tương ứng khi này đạt 10 mg/l tương ứng với tiêu chuẩn A1 (theo QCVN 08).

Đường giá trị COD khi giảm các điều kiện đầu vào 18% (0.72 tải lượng ban đầu)

màu xanh lơ với giá trị trung vị COD tương ứng: 20 mg/l mức A2 theo tiêu chuẩn

QCVN 08. Sau khi tăng tải lượng của các nguồn thải 66% (1.66), kết quả mô hình

tính toán giá trị COD tương ứng lại đường màu cam thể hiện nồng độ ô nhiễm COD

trên sông đạt mức B1, tương tự như vậy khi tăng các giá trị đầu vào (nguồn đóng

góp tải lượng) lên 2,79 lần giá trị COD khi này được thể hiện trên biểu đồ là đường

màu đỏ tương ứng với mức ô nhiễm B2.

b. Phân bố thải lượng ô nhiễm của các nguồn thải

Thải lượng đóng góp của các nguồn hiện có trên sông (WLA):

Bảng 3.7: Tải lƣợng ô nhiễm nguồn điểm

Nguồn điểm COD (µg/l) Q (m3/s) COD (kg/ngày)

53916700 0.026551 123.6850219 Sub 1

529484000 0.004336 198.3813891 Sub 2

239661500 0.004094 84.78256021 Sub 3

63612950 0.051669 283.9799339 Sub 4

42333300 0.004666 17.06722599 Sub 15

134710000 0.004918 57.2379988 Sub 16

Tổng 765.1341299

Thải lượng đóng góp của các nguồn thải dạng diện được tính toán từ nguồn

thải dân cư, nông nghiệp chăn nuôi, trồng trọt của 16 khu vực nhỏ (sub) bao gồm

184 xã, thị trấn dọc lưu vực sông cần tính toán:

Bảng 3.8: Tải lƣợng ô nhiễm nguồn diện

Nguồn diện COD (µg/l) Q (m3/s) COD (kg/ngày)

7306111 0.051 32.19364751 ND 01

3314879 0.0854 24.45903359 ND 02

3327646.4 0.1157 33.26475068 ND 03

51

4992288.7 0.1331 57.41052128 ND 04

4948279.3 0.1295 55.36530743 ND 05

4269054.6 0.1314 48.46640611 ND 06

5107339.2 0.1421 62.70505059 ND 07

3067740.2 0.1553 41.16269258 ND 08

2653348.7 0.168 38.51388705 ND 09

4248880.8 0.1648 60.49862402 ND 10

2791292 0.1945 46.9071038 ND 11

1773871.4 0.1361 20.85902475 ND 12

1884796.8 0.1325 21.57715377 ND 13

1557973.4 0.1783 24.00076718 ND 14

2447260 0.1579 33.38689139 ND 15

3332923.4 0.1703 49.04036827 ND 16

Tổng 207.7038272

c. Phân bổ thải lượng cho nguồn thải đạt tiêu chuẩn A1

Bảng 3.9: Phân bổ tải lƣợng nguồn điểm mức A1

Hiện có Cần giảm Mục tiêu Nguồn điểm COD (kg/ngày)

56.9 66.79 123.69 Sub 1

91.26 107.12 198.38 Sub 2

39 45.78 84.78 Sub 3

153.35 283.98 130.63 Sub 4

7.85 9.22 17.07 Sub 15

26.33 30.91 57.24 Sub 16

52

Tổng 765.13 351.97 413.16

Bảng 3.10: Phân bổ tải lƣợng nguồn diện mức A1

Hiện có Cần giảm Mục tiêu Nguồn diện COD (kg/ngày)

32.19 14.81 17.38 ND 01

24.46 11.25 13.21 ND 02

33.26 15.3 17.96 ND 03

57.41 26.41 31 ND 04

55.37 25.47 29.9 ND 05

48.47 22.29 26.18 ND 06

62.71 28.84 33.87 ND 07

41.16 18.93 22.23 ND 08

38.51 17.72 20.79 ND 09

60.5 27.83 32.67 ND 10

46.91 21.58 25.33 ND 11

20.86 9.6 11.26 ND 12

21.58 9.93 11.65 ND 13

24 11.04 12.96 ND 14

33.39 15.36 18.03 ND 15

49.04 22.56 26.48 ND 16

350.9 Tổng 649.81 298.91

d. Phân bổ thải lượng cho nguồn thải đạt tiêu chuẩn A2

Bảng 3.11: Phân bổ tải lƣợng nguồn điểm mức A2

Hiện có Cần giảm Mục tiêu Nguồn điểm COD (kg/ngày)

123.69 22.2642 101.4258 Sub 1

198.38 35.7084 162.6716 Sub 2

84.78 15.2604 69.5196 Sub 3

283.98 51.1164 232.8636 Sub 4

17.07 3.0726 13.9974 Sub 15

57.24 10.3032 46.9368 Sub 16

53

Tổng 765.13 137.7252 627.4048

Bảng 3.12: Phân bổ tải lƣợng nguồn diện mức A2

Hiện có Cần giảm Mục tiêu Nguồn diện COD (kg/ngày)

ND 01 32.19 5.7942 26.3958

ND 02 24.46 4.4028 20.0572

ND 03 33.26 5.9868 27.2732

ND 04 57.41 10.3338 47.0762

ND 05 55.37 9.9666 45.4034

ND 06 48.47 8.7246 39.7454

ND 07 62.71 11.2878 51.4222

ND 08 41.16 7.4088 33.7512

ND 09 38.51 6.9318 31.5782

ND 10 60.5 10.89 49.61

ND 11 46.91 8.4438 38.4662

ND 12 20.86 3.7548 17.1052

ND 13 21.58 3.8844 17.6956

ND 14 24 4.32 19.68

ND 15 33.39 6.0102 27.3798

ND 16 49.04 8.8272 40.2128

Tổng 649.81 116.9676 532.8524

e. Phân bổ thải lượng cho nguồn thải đạt tiêu chuẩn B1

Bảng 3.13: Phân bổ tải lƣợng nguồn điểm mức B1

Hiện có Cần tăng Mục tiêu Nguồn điểm COD (kg/ngày)

Sub 1 123.69 81.6354 42.0546

Sub 2 198.38 130.9308 67.4492

Sub 3 84.78 55.9548 28.8252

Sub 4 283.98 187.4268 96.5532

Sub 15 17.07 11.2662 5.8038

Sub 16 57.24 37.7784 19.4616

54

765.13 Tổng 504.9924 260.1376

Bảng 3.14: Phân bổ tải lƣợng nguồn diện mức B1

Hiện có Cần tăng Mục tiêu Nguồn diện COD (kg/ngày)

ND 01 32.19 21.2454 53.4354

ND 02 24.46 16.1436 40.6036

ND 03 33.26 21.9516 55.2116

ND 04 57.41 37.8906 95.3006

ND 05 55.37 36.5442 91.9142

ND 06 48.47 31.9902 80.4602

ND 07 62.71 41.3886 104.0986

ND 08 41.16 27.1656 68.3256

ND 09 38.51 25.4166 63.9266

ND 10 60.5 39.93 100.43

ND 11 46.91 30.9606 77.8706

ND 12 20.86 13.7676 34.6276

ND 13 21.58 14.2428 35.8228

ND 14 24 15.84 39.84

ND 15 33.39 22.0374 55.4274

ND 16 49.04 32.3664 81.4064

Tổng 649.81 428.8812 1078.7012

f. Phân bổ thải lượng cho nguồn thải đạt tiêu chuẩn B2

Bảng 3.15: Phân bổ tải lƣợng nguồn điểm mức B2

Hiện có Cần tăng Nguồn điểm COD (kg/ngày) COD (kg/ngày)

Sub 1 123.69 345.08

Sub 2 198.38 553.48

Sub 3 84.78 236.54

Sub 4 283.98 792.30

Sub 15 17.07 47.62

Sub 16 57.24 159.69

55

Tổng 765.13 2134.72

Bảng 3.16: Phân bổ tải lƣợng nguồn diện mức B2

Hiện có Cần tăng Nguồn diện COD (kg/ngày) COD (kg/ ngày)

32.19 89.82 ND 01

24.46 68.24 ND 02

33.26 92.81 ND 03

57.41 160.18 ND 04

55.37 154.47 ND 05

48.47 135.22 ND 06

62.71 174.95 ND 07

41.16 114.84 ND 08

38.51 107.45 ND 09

60.50 168.79 ND 10

46.91 130.87 ND 11

20.86 58.20 ND 12

21.58 60.20 ND 13

24.00 66.96 ND 14

33.39 93.15 ND 15

49.04 136.82 ND 16

56

1812.97 Tổng 649.81

KẾT LUẬN

Đề tài đã nghiên cứu, tính toán TMDL cho các LVS ở Việt Nam và đã ứng

dụng thực nghiệm đối với thông số COD đoạn từ Phủ Lý tới Gián Khẩu thuộc LVS

Nhuệ-Đáy.

Các kết quả thử nghiệm đạt yêu cầu về độ chính xác khi so sánh thực nghiệm

và mô hình hóa với các điều kiện giả định của tương lai và các kịch bản phân bổ tải

lượng khác nhau, tuy nhiên, do điều kiện thời gian và phạm vi của Đề tài nên việc

thực hiện thực nghiệm chỉ dừng lại với thông số COD mà chưa thực hiện đối với

các thông số khác và tổ hợp các thông số để đưa ra nhận định toàn diện hơn.

Các kết quả vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục trong các nghiên cứu

sau này:

- Chỉ xây dựng trên phần diện tích nhỏ của lưu vực: chiếm khoảng 5,3% diện tích toàn lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy (6.467 km2). Tuy vậy mô hình có thể dễ

dàng thiết lập để mô phỏng mở rộng cho toàn bộ lưu vực sông, với các yêu cầu về

nguồn dữ liệu khí tượng thủy văn, sử dụng đất, dữ liệu quan trắc chất lượng nước

sông và nguồn ô nhiễm.

- Chưa xem xét các biến thể lưu lượng và chất lượng nước theo thời gian cũng

như những vấn đề về suy giảm lượng nước thải trong quá trình vận chuyển nước

thải từ các nguồn đến sông. Những vấn đề này rõ ràng cần nghiên cứu bổ sung để

tăng mức độ tin cậy khi mô hình hóa.

- Đối với số liệu chất lượng nước được quan trắc trên sông, kết quả quan trắc

với tần suất 5-6 lần/năm cần được thực hiện với mức độ dày đặc hơn, bên cạnh đó,

sự ảnh hưởng của chế độ thủy triều (bán nhật triều) tại khu vực nghiên cứu với sự

thay đổi độ mặn, kết quả đo chất lượng nước chỉ vào một thời điểm trong ngày có

57

thể không đáp ứng yêu cầu tính toán.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ Tài nguyên và Môi trường - Tổng cục Môi trường - Trung tâm Quan trắc

Môi trường (2017), Báo cáo tổng kết nhiệm vụ “Xây dựng báo cáo nghiên

cứu phương pháp xây dựng và ứng dụng TMDL trong kiểm soát ô nhiễm”

(Mã số: CS9/VEA), Hà Nội.

2. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Tổng cục Thủy lợi - Viện Quy

hoạch Thủy lợi (2017), Báo cáo đánh giá môi trường chiến lược “Rà soát

Quy hoạch thủy lợi cấp, tiêu nước lưu vực sông Đáy”, Hà Nội.

3. Tổng cục Thống kê (2019), Niên giám thống kê năm 2019, Hà Nội.

Tiếng Anh

4. Allen, R.G., L.S. Pereira, D. Raes, M. Smith, (1998), Crop

evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements.

FAO irrigation and drainage paper 56, FAO, Rome. 331 pages.

5. Nguyen Van Cu, (2005), Development of integrated strategy and planning

for environmental protection of Nhuệ - Đáy river basin, Final Report,

National Research No. KHCN03-05 Hà Nội.

6. Nguyen Van Cu, (2008), “Modelling applications for assessment of water

quality in Hanoi rivers and canals under different water supplement

scenarios”, In Proceedings of the 3rd National Conference on Geography,

Hà Nội.

7. DHI, (2012), MIKE 11, A Modelling System for Rivers and Channels:

Reference Manual, Denmark Hydraulic Institute.

8. DHI, (2012), Water quality WQ Templates – ECO Lab Scientific

Description, Denmark Hydraulic Institute.

9. Tran Phuong Dong, (2010), “Pollution from Capital Urbanization to the

58

Nhue River: Proposed Solutions. Paper submitted to Asia-Pacific Economic

Cooperation”, (APEC) (APEC Industrial Science and Technology Working

Group), January 2010. 25 pages. Available at

http://publications.apec.org/publication-detail.php?pub_id=1002.

10. Phan Cao Duong, A. Nauditt, Do Hoai Nam and Nguyen Tung Phong,

(2016), “Assessment of climate change impact on river flow regimes in The

Red River Delta, Vietnam – A case study of the Nhue-Day River Basin”,

Journal of Natural Resources and Development 2016; 06: 81 – 91.

11. Tran Dinh Hoi, (2010), Study on enhancement of flow and pollution load

receiving and self-purification capacity of Nhue - Day river, Final Report of

the KC.08.12/06-10 Project, Hanoi, Vietnam. 245 pages.

12. Nguyen Huu Hue, (2013), “Study on gravity-flow water intake structures for

Đay, Nhue and To Lich rivers using HEC-RAS hydraulic model”, Jouranl of

Water Resources Science and Technology No.14 - 2013, Thủy Lợi University

Press, Hanoi (in Vietnamese).

13. Le Thi Huong and Nguyen Thanh Son, (2004), “Applications of NAM model

to investigate current status of water rsources in the Nhue - Day river basin”,

A research report published by the Institute for Hydrometeorology,

Environment and Climate Change (IHMEN).

14. ICEM, (2007), Final Report, Day/Nhue River Basin Pollution Sources Study,

A project jointly carried out by The International Centre for Environmental

Management (ICEM), and Department of Water Resources Management,

Ministry of Natural Resources and Environment.

15. IMHEN, (2014), “Applying models in water environment pollution

prediction for the river basins of Cau, Nhue-Day, SaiGon-Dong Nai, a

research report published by the Institute of Hydrometeorology”,

Environment and Climate Change (IMHEN), Hanoi (in Vietnamese).

16. Nguyen Minh Lam, Nguyen Van Phuoc, Lam Minh Triet, (2012), “Using

59

hydraulic and pollutant spreading model MIKE 11 to evaluate loading

capacity of Van Co Dong river as the basis for discharge permit control”,

Technology and Science Journal pag. 16, vol. 2

17. MONRE (2009), Circular No.02/2009/TT-BTNMT on assessment of loading

capacity of water resources, issued by MONRE (Ministry of Natural

Resources and Environment) on 19 March 2009

18. Moriasi, D.N., J.G. Arnold, M.W. Van Liew, R.L. Bingner, R.D. Harmel,

T.L. Veith. (2007), Model evaluation guidelines for systematic quantification

of accuracy in watershed simulation, Transactions of the ASABE (American

Society of Agricultural and Biological Engineers) Vol. 50(3): 885−900.

19. Tran Hieu Nhue, (1990), Study on environmental pollution changes under

industrial development and urbanization in the Red River Delta, Final

Report, National Research No. KHCN07-04.

20. Tran Hong Thai, Le Vu Viet Phong, Pham Van Hai, (2007), “Applying

MIKE 11 mathematical models in calculation/n of water quality for the

Nhue-Day rivers”, In Proceddings of the 10th Scientific Conference of the

Institute of Hydrometeorology, Environment and Climate Change (IMHEN),

Hanoi.

21. Tran Hong Thai, Vuong Xuan Hoa, Nguyen Van Thao, (2012), “Applying

MIKE 11 Mathematical model to simulate and forecast WQ changes

according to socio-economic scenario in Sai Gon- Dong Nai river basin”, A

research report published by the Institute of Hydrometeorology,

Environment and Climate Change (IMHEN), Hanoi.

22. Nguyen Quang Trung, (1999), Modelling study on water quality of surface

water in the Red and Thai Binh Rivers under socio-economic development

planning of the Red River Delata, Final Report, National Research No.

60

KHCN07-04

23. Le Kim Truyen, (2007), Study on regulation of water supply in dry seasons

for the Red River Delta, Final Report of the National Research No.

KC08/0512, Hanoi Water Resources University, 457 pages.

24. UNEP (Editor) (2004), Improving Municipal Wastewater Management in

Coastal Cities, The Hague: United Nations Environment Programme Global

Programme of Action (UNEP/GPA), Coordination Office.

http://www.wrc.org.za/Knowledge Hub Documents/Water

Wheel/Articles/Archive/WW_04_jul-oct_unep.pdf [Accessed: 11.09.2017].

25. Lai Tien Vinh, (2016), Study natural resources dynamics in the Red river

delta under climate change conditions, PhD dissertation, Vietnam Academy

61

of Science and Technology. 208 pages.

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC A: Đặc điểm hệ thống sông ngòi LVS Nhuệ - Đáy

Tên sông Mô tả vị trí Chiều dài / Diện tích

Sông Nhuệ 74 km/ 1,070km2

Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc, cung cấp nước cho hệ thống thủy lợi Đan Hoài và các cống thoát nước thải cho thành phố Hà Nội, thị xã Hà Đông, và chảy vào sông Đáy tại thị xã Phủ Lý. Lượng nước thải từ sông Tô Lịch chảy vào sông Nhuệ trung bình 11-17 m3/s, có thời điểm lên tới 30 m3/s.

Sông Tích 110 km/ 1,330 km2

40 km/390 km2 Sông Thanh Hà

Sông Hoàng Long 125 km/ 1,550 km2 Sông Tích bắt nguồn từ núi Tản Viên, thuộc dãy núi Ba Vì, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và chảy vào sông Ðáy tại Ba Thá. Sông Thanh Hà bắt nguồn từ dãy núi đá vôi thuộc huyện Kim Bôi tỉnh Hoà Bình, chảy từ đồng bằng Đồng Chiêm đến Đục Khê, chảy vào sông Đáy qua kênh Mỹ Hạ. Sông Hoàng Long bắt nguồn từ dãy núi phía Nam của thị xã Hòa Bình. Nhập lưu với sông Bôi, sông Lạng chảy vào sông Đáy ở Gián Khẩu - Ninh Bình.

Các sông nhánh thuộc nội thành Hà Nội:

14.6 km Sông Tô Lịch

Sông Lừ 5.6 km

Sông Sét 5.9 km

62

Sông Tô Lịch bắt nguồn từ Cống Bưởi chảy qua địa phận huyện Từ Liêm, Thanh Trì qua đập Thanh Liệt chảy vào sông Nhuệ. Sông Tô Lịch tiếp nhận phần lớn lượng nước thải của thành phố Hà Nội và các sông nhánh như là sông Kim Ngưu …. Chiều rộng trung bình 40 ÷ 45m và chiều sâu 3 ÷ 4m. Bắt nguồn từ Trịnh Hoài Đức chảy qua cống Trang (Khâm Thiên), qua các đường Trung Tự, Trường Chinh và xả ra sông Tô Lịch. Chiều rộng trung bình 30m và chiều sâu 2 ÷ 3m. Bắt nguồn từ cống Bà Triệu tại hồ Bảy Mẫu sau đó nhập lưu với sông Kim Ngưu tại Giáp Nhị, Quận Hoàng Mai - Hà Nội. Chiều rộng trung bình 10 ÷ 30m và chiều sâu 3 ÷ 4m.

11.8 km Sông Kim Ngưu

Bắt nguồn từ cống thoát nước tại Lò Đúc nhận nước từ sông Sét tại Giáp Nhị và chảy vào sông Tô Lịch tại Thanh Liệt Chiều rộng trung bình 20 ÷ 30m và chiều sâu 3 ÷ 4m.

Các sông phân lƣu sông Hồng

27 km/368km2 Sông Châu Giang

Sông Đào 32 km/185 km2

Sông Ninh Cơ

Sông Đáy 247 km

63

Sông Châu Giang đưa nguồn nước từ sông Hồng tại Hưng Yên, chảy vào sông Đáy tại thị xã Phủ Lý. Sông Đào (sông Nam Định) đưa nước sông Hồng ở Phú Long ở phía Bắc thành phố Nam Định, chảy vào sông Đáy ở Đốc Bồ. Sông Đào tiếp nhận nguồn nước từ sông Hồng chảy vào sông Ðáy và có trữ lượng trung bình hàng năm khoảng 25,7 tỷ m3. Lưu lượng vào mùa khô khoảng 250 - 300m3/s. Đây là nguồn nước ngọt chủ yếu cho các khu vực hạ lưu của sông Đáy. Tiếp nhận nguồn nước từ sông Hồng tại nơi tiếp giáp hai xã Trực Chính (huyện Trực Ninh) và Xuân Hồng (huyện Xuân Trường) - Nam Định, chảy ra biển tại cửa sông Lạch Giang. Sông Ninh Cơ nối với sông Ðáy qua kênh Câu Liêu và nước từ sông Ðáy chảy qua sông Quan Liêu vào sông Ninh Cơ quanh năm và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triều. Sông Đáy là một phân lưu của Sông Hồng, bắt đầu từ Hòn Môn và chạy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc và chảy ra biển tại cửa Đáy. Dòng sông hẹp và nông cạn. Kể từ năm 1937 khi Đập Đáy được hoàn thành, nước sông Hồng không chảy đến sông Đáy, trừ khi nước lụt đã bị chuyển hướng. Như vậy, dòng chảy ngược dòng (từ km 0 đến Ba Tha khoảng 71 km), sông Đáy được coi là sông chết. Sông Đáy được cung cấp nước bởi các sông nhánh, chủ yếu là các nhánh sông Tích, Bôi và Đào.

Bảng A-1: Đặc điểm dòng chảy trên LVS Nhuệ - Đáy

Diện tích Tiếp nhận nguồn nƣớc Tên sông Tỉ lệ dòng chảy Tỉ lệ mùa khô Lƣu lƣợng nƣớc vào mùa khô

km2 Lƣu lƣợng nƣớc trung bình hàng năm 109 m3 m3/s 109 m3 %

6965.4 28.8 5.76 20

1330 390 1.35 0.26 25.7 6.94 42.8 8.25 0.27 0.52 5.14 1.39 20 20 20 20 Sông nhánh Sông nhánh Sông Hồng Sông Hồng

Sông Đáy 1 (không gồm sông Ninh Cơ) Sông Tích Sông Thanh Hà Sông Đào Sông Ninh Cơ Sông Hoàng Long 2 1550 1.02 32.6 2.04 20 Sông nhánh

Sông Nhuệ 3 0.47 15 20

Sông Châu Giang 4 20 Sông Hồng qua cống Liên Mạc Sông Hồng

Bảng A-2: Thông số các trạm thủy văn trên LVS Nhuệ - Đáy

F (km2) αo Cvo Station Name

Ba Thá Lƣu vực sông Đáy 1530.1 Qo (m3/s) 43.9 Yo Xo (mm) (mm) 1867.6 1015.4 Mo (l/s.km2) 32.2 0.54 0.31

Hà Đông Nhuệ 95 2.39 1543.8 793.4 25.2 0.51 0.40

Hưng Thi Đáy 623.4 23.1 1896.2 1166.3 37.0 0.62 0.41

Phủ lý Đáy 3941.4 142.6 1852.4 1139.7 36.2 0.62 0.57

Ninh Bình Đáy 5839.5 203.7 1834.5 1098.7 34.9 0.60 0.45

1. Nguồn: Báo cáo Ủy bản bảo vệ Môi trường sông Nhuệ - Đáy, 2007 và Kế hoạch Quản lý Tổng

hợp Thuỷ lợi Tiểu vùng sông Nhuệ, 2003, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi.

2. Ước tính từ Trạm Thuỷ văn Hưng Thị và lượng mưa hàng năm.

3. Theo Ủy ban Bảo vệ Môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy, sông Tô Lịch thải ra thường xuyên

qua sông Nhuệ với lưu lượng trung bình 11-17 m3/s.

4. Sông Châu Giang là sông thoát nước cho các trạm bơm thoát nước tại Hà Nam.

64

Nho Quan Đáy 343.9 14.07 1974.6 1288.8 40.9 0.65 0.36

PHỤ LỤC B: Mô hình MIKE 11

MIKE 11 là bộ mô hình mô phỏng dòng chảy, chất lượng nước và vận chuyển

bùn cát trong các kênh, sông, hệ thống thủy lợi và cửa sông. Mô phỏng kênh gốc

trong MIKE SHE tương đối đơn giản và có nhiều khả năng hạn chế. MIKE SHE và

MIKE Hydro (được gọi là MIKE 11 trước năm 2016) và có thể được sử dụng độc

lập hoặc cùng nhau (Viện Thủy lực Đan Mạch, 2017).

Nghiên cứu này sử dụng hệ thống mô đun RR, HD, AD và ECOlab của gói

mô hình MIKE 11 nhằm mô phỏng chất lượng nước cho sông Đáy từ Phủ Lý đến

Gián Khẩu (Phần 1). Mô hình RR là một tập hợp các biểu thức toán học được liên

kết với nhau trong cấu trúc đơn giản, phán ánh hành vi chu trình thủy văn trong đất.

Mô hình HD cung cấp tính năng tính toán ổn định, độ chính xác và độ tin cậy cao,

mô phỏng cơ chế hoạt động các cửa cống, bơm nước và các loại cấu trúc thủy lực

thuận tiện và linh hoạt. AD và ECOlab là các mô hình chất lượng nước và nó không

chỉ cho phép sửa đổi mô đun phù hợp với tình hình thực tế mà còn có thể tạo ra mô

hình phản ứng khác về chất lượng nước. Các phần sau mô tả bốn mô-đun gói mô

hình MIKE 11.

B.1. Mô hình mưa dòng chảy Rainfall - Runoff (RR)

Mô hình mưa dòng chảy MIKE 11 đã được lựa chọn là mô hình NAM mô

hình xác suất, gộp các vùng và mô phỏng dòng chảy mưa theo mô hình hoạt động

liên tục để tính toán độ ẩm trong ba bể chứa khác nhau và có sự liên quan lẫn nhau

để biểu hiện dòng chảy, luồng luân chuyển và luồng cơ bản của đất liền (DHI

2003). Các quá trình vật lý liên quan đến mô phỏng dòng chảy trong mô hình được

thể hiện trong hình B-1. Nó xử lý mỗi tiểu vùng là một đơn vị, do đó các tham số và

các biến được xem xét để biểu diễn các giá trị trung bình cho toàn bộ các tiểu lưu

vực. Kết quả là chuỗi thời gian liên tục của dòng chảy từ lưu vực trong suốt thời

gian mô hình hóa. Do đó, mô hình MIKE11 NAM cung cấp cả điều kiện lưu lượng

đỉnh và lưu lượng cơ bản, điều này phản ánh các điều kiện về độ ẩm trong khoảng

65

thời gian tính toán.

Bảng B-1: Quá trình mô phỏng trong mô đun MIKE NAM

Model MIKE NAM được thiết lập với 9 thông số, thể hiện bể chứa nước tại bề

mặt, vùng rễ cây và nước ngầm. Umax biểu thị giới hạn trên của lượng nước trong

lưu trữ bề mặt. Độ ẩm đất trong vùng gốc, lớp đất dưới bề mặt mà từ đó thực vật có

thể hút nước để thoát hơi, được biểu diễn dưới dạng lưu trữ dưới, L. Lmax biểu thị

giới hạn trên của lượng nước trong kho này. Nhu cầu thoát nấm lần đầu tiên được

đáp ứng ở mức tiềm năng từ việc bảo quản bề mặt. Khi lưu trữ bề mặt, U tràn, tức là

khi U> Umax, lượng nước dư thừa PN làm tăng dòng chảy trên đất liền cũng như

thâm nhập. QOF biểu thị một phần của PN góp phần vào lưu thông trên đất liền. Sự

đóng góp dòng chảy, QIF, được giả định là tỷ lệ thuận với U và thay đổi tuyến tính

với độ ẩm tương đối của lưu trữ khu vực thấp hơn. Dòng chảy được chuyển qua hai

66

hồ chứa tuyến tính trong dãy với cùng thời gian CK1K2 cố định. Định tuyến dòng

chảy trên đất cũng dựa trên khái niệm hồ chứa tuyến tính nhưng với hằng số thời

gian thay đổi. Lượng nước xâm nhập, G nạp lại lượng nước ngầm phụ thuộc vào độ

ẩm của đất trong vùng gốc. Dòng chảy cơ bản, BF từ lưu trữ nước ngầm được tính

toán như dòng chảy ra từ một bể chứa tuyến tính với thời gian liên tục CKBF. Mô tả

các tham số và các hiệu ứng của chúng được trình bày trong Bảng B-1.

Bảng B-3: Tham số của mô hình MIKE NAM.

Parameter Unit Description Effects

Maximum water flow, infiltration, Umax Mm in surface Overland evapotranspiration, interflow content storage

Maximum water Overland flow, infiltration, Lmax Mm content in lower evapotranspiration, base flow zone/root storage

flow Volume of overland flow and Overland CQQF infiltration coefficient

Interflow drainage Drainage of surface storage as CKIF Hrs interflow constant

Overland flow Soil moisture demand that must be TOF threshold satisfied for overland flow to occur

Soil moisture demand that must be TIF Interflow threshold satisfied for interflow to occur

Soil moisture demand that must be Groundwater TG satisfied for groundwater recharge recharge threshold to occur

flow along CKI Hrs Timing constant for overland flow overland Routing catchment slopes and channels

Timing constant for Routing interflow along catchment CK2 Hrs interflow slopes

67

through linear CKBF Hrs Timing constant for base flow Routing recharge groundwater recharge

B.2. Mô hình thủy lực HD

Mô hình thủy động lực học là hệ thống mô hình số mô phỏng bề mặt nước và

vận chuyển dòng hiện tại trong một lớp lưu lượng giả định theo chiều thẳng đứng. Phương trình cân bẳng khối lượng và được tích hợp theo chiều dọc, mô tả sự thay

đổi điều kiện hiện tại với sự dao động mực nước như sau.

Phương trình bảo toàn:

Bảo toàn động lượng:

[ ] | |

Trong đó lưu lượng Q (m3/s); A là diện tích mặt cắt ngang (m2); qLLưu lượng nhập lưu trên một đơn vị chiều dài dọc sôn (m2/s); C là hệ số Chezy; α là hệ số chỉnh lý động lượng; và R là bán kính thủy lực (m).

Hệ phương trình Saint-Venant là một hệ gồm hai phương trình vi phân đạo

hàm riêng phi tuyến bậc nhất. Trong trường hợp tổng quát, hệ phương trình có dạng

này không giải được bằng phương pháp giải tích, do đó phải sử dụng phương pháp

gần đúng (phương pháp số hóa) và MIKE-11 cũng dùng phương pháp này để giải

hệ phương trình Saint-Venant với lược đồ sai phân hữu hạn 6 điểm sơ đồ ẩn theo

Abbott và Ionescu (1967). Để đảm bảo có các giải pháp ổn định, một tiêu chí cho Δt

và Δx là chúng phải đủ nhỏ để giải quyết các biến đổi không tuyến tính về thời gian

và không gian tương ứng. Tương tự, sự thay đổi nhanh chóng của hình dạng sông

đòi hỏi các bước không gian nhỏ đủ để mô tả chính xác địa hình.

Để có được một giải pháp ổn định và chính xác cho phương án sai biệt hữu

hạn, phải thỏa mãn các điều kiện sau:

68

- Độ phân giải địa hình phải đủ lớn để thể hiện được mức độ không tuyến tính của mực nước và lưu lượng. tính Giá trị lớn nhất cho phép của Δx (dx-max) cần được chọn phù hợp.

- Bước thời gian tính toán, Δt, tính tính tính tính thuận tính về phép mình trong

Cùng tính thuận Bi Trung tính, Ví dụ, bước thời gian tối đa cho một mô phỏng thủy

triều thường khoảng 30 phút

- Nếu cấu trúc đang được sử dụng một bước thời gian nhỏ hơn có thể được yêu cầu

- Điều kiện Courant (đưa ra dưới đây) có thể được sử dụng làm hướng dẫn lựa chọn thời gian cung cấp các điều kiện trên cũng được đáp ứng. Thông thường một

giá trị của Cr là thứ tự 10 đến 15, nhưng giá trị cao hơn nhiều đã được sử dụng (lên

đến 100).

( √ )

Trong đó, V là vận tốc nước với điều kiện vận tốc như dưới đây đôi khi có thể

áp đặt một giới hạn về bước thời gian, Δt, trong trường hợp các mặt cắt theo chiều

dài sôngbiến động lớn,

Chi tiết về lý thuyết và áp dụng mô-đun HD có thể tìm thấy tài liệu DHI

(2011).

B.3. Mô hình ECO Lab

Các quy trình biến đổi sinh học và hóa học ảnh hưởng đến biến trạng thái

trong hệ sinh thái (còn được gọi là phương trình ECO Lab) được chỉ định cho mỗi

biến trạng thái ECO Lab thể hiện bằng phương trình vi phân thông thường, Pc theo

DHI (2004) như sau:

∑

69

Trong đó, Pc đại diện cho quá trình ECO Lab, c là nồng độ của biến môi trường ECO Lab; n là số lượng các quá trình tham gia cho một biến trạng thái cụ thể và quá trình được người sử dụng xác định biểu thức có chứa đối số như hàm toán học, chức năng xây dựng, số, buộc, hằng số và biến trạng thái.

Sự năng động của biến trạng thái ECO Lab có thể được thể hiện bằng một

phương trình vận chuyển được đặt, trong dạng không tiêu cực có thể được viết như

sau:

(3b)

Trong đó u là các thành phần vận tốc dòng chảy; Dx, là hệ số khuyết tán và Sc

là các nguồn.

Các phương trình chuyển biến chất có thể được viết như sau:

Trong đó ADc đại diện cho tốc độ thay đổi nông độ do chuyển tải advection

(chuyển vận cùng với tốc độ dòng chảy), và khuếch tán (do biến động về nông độ

chất) bao gồm cho cả nguồn phát sinh và phân hủy. ADc phụ thuộc vào lưới tính

toán và được giải bằng phương pháp sai phân thể tích trong Mike 11/3 ECO Lab

FM8.

Mô đun ECOlab được thể hiện trong MIKE 11 dưới dạng các mẫu tính toán

chất lượng nước, được chia thành sáu cấp từ mô hình mối quan hệ BOD-COD đơn

giản nhất dến phức tạp để thể hện các quá trình sinh hóa như nitrat hóa, khử Nitơ,

70

lắng đọng và tái lơ lửng, và oxy hóa bùn cát ... (Hình B-2).

Hình B-2: Các quá trình trao đổi chất được mô phỏng trong mô hình ECOlab

Việc lựa chọn các chỉ số chất lượng nước phải có khả năng phản ánh tình hình hiện tại cũng như chất lượng nước có thể xuất hiện trong tương lai. Nếu việc xem

xét các chỉ số phức tạp quá mức, nó thường không chỉ cải thiện độ chính xác mô

phỏng mô hình, mà ngược lại, đưa ra quá nhiều thông số sẽ làm giảm độ chính xác

mô phỏng. Trên cơ sở dữ liệu hiện có, các chỉ số chất lượng nước chính của mô hình được lựa chọn là biến số: DO, BOD5 và COD. Phản ứng sinh hóa của chúng được mô tả theo phương trình phản ứng bậc nhất.

Phƣơng trình cân bằng DO

Các quá trình biến đổi trong nước sông, hai quy trình sản sinh oxy và tiêu thụ oxy xảy ra đồng thời. Quá trình sản sinh oxy chủ yếu đến từ phản ứng trong khí quyển và

quang hợp của tảo và các loài thực vật thủy sinh. Quá trình tiêu thụ oxy trong dòng sông chủ yếu bao gồm quá trình oxy hóa các hợp chất cacbon và nitơ và các chất khử, hô hấp

của động vật thủy sinh, thực vật và các vi khuẩn, và tiêu thụ oxy.

Kết hợp các yếu tố này, phương trình cân bằng oxy trong nước có thể được

( )

viết như sau:

( )

( )

( )

Trong đó K2, K3 và K4, lần lượt là hệ số hồi lưu khí quyển tại 20oC (1/d), hệ số suy giảm BOD (1/d) và hệ số nitrat hóa (1/d); DO, NH4 và BOD là nồng độ oxy hoà tan, amoniac và nhu cầu oxy sinh hóa (mg/L); Cs là nồng độ oxy hoà tan bão hòa

71

(mg/L); Ks là hằng số bão hoà oxy hòa tan (mg/L); Y1 là tốc độ chuyển đổi BOD tạo ra ammonia (mg (NH4-N) / mg (BOD)); R thể hiện tốc độ hô hấp ở 20oC (g (O2)/m2/d); θ3, θ4 và θ2 là các hệ số nhiệt độ Arrhenius của hô hấp trong quá trình suy thoái BOD và quá trình nitrat hóa; B1 là hằng số đối với nhu cầu oxy bùn cát (g (O2)/m2/d); P1 là tốc độsản sinh oxy quang hợp (g(O2)/m2/d).

Phƣơng trình cân bằng BOD

Các quá trình chính ảnh hưởng đến hàm lượng BOD trong nước sông bao gồm

( )

sự phân hủy hữu cơ, sự lắng đọng và tái lơ lửng. Phương trình cân bằng cho BOD như sau:

Trong đó S1 đại diện cho tốc độtái lơ lửng BOD (g(O2)/m2/d), khi vận tốc dòng chảy nhỏ hơn một giá trị tới hạn nào đó thì sự tái lơ lửng không xảy ra; K5 là tốc

độlắng động của BOD lơ lửng; h1 là độ sâu nước (m), khi vận tốc dòng chảy lớn

hơn một giá trị tới hạn nào đó thì sự lắng đọng không xảy ra.

Phƣơng trình cân bằng COD

Vì biến số COD không chỉ bao gồm các chất hữu cơ, mà cả một số chất vô cơ,

trong phản ứng với sinh thái nước, có một số trùng lặp với các biến khác và rất khó

để phân chia, do đó mô hình ECOlab trong bộ MIKE không coi COD như là một

biến sốcủa phản ứng chất lượng nước, và các phiên bản hiện tại của bộ MIKE không có mẫu COD. Tuy vậy trong các đánh giá chất lượng nước môi trường ở Việt

Nam và tại các quốc gia đang phát triển thì COD thường là một chỉ thị quan trọng

về ô nhiễm nước. Để có thể mô phỏng COD, nghiên cứu này thiết lập mẫu ECOlab

( )

phản ứng COD tương tự như phương trình phản ứng BOD:

Trong đó COD là nồng độ nhu cầu ô xy hóa học (mg/L); KCOD là hệ số suy giảm COD ở 20oC (1/d); θCOD là hệ số nhiệt độ Arrhenius suy giảm COD; SCOD là tốc độlắng động của COD lơ lửng (g/m2/d); KRE-COD là tốc độ lắng đọng của CODlơ lửng.

B.4. Module ECOLab được sử dụng trong nghiên cứu

72

Ngoài mô đun AD, các mô-đun về chất lượng nước của hệ thống MIKE 11 bao gồm một số mô-đun mô tả các quá trình sinh hóa được gọi là các khuôn mẫu ECOLab. Các mô đun được xác định trước có thể được sửa đổi bởi người dùng tủy theo nghiên cứu cụ thể. Người dùng cũngcó thể xây dựng lại toàn bộ hoặc một phần

module ECOLab. Điều này được thực hiện thông qua hệ thống menu tương đối thân thiện.

Module Ecolab đã được chọn để sử dụng trong dự án này là mô đun ECOlab bậc 1 và bậc 4 (để biết chi tiết xem Hướng dẫn MIKE 11). Các mẫu đã được sửa đổi theo phương pháp của Liang et al. (2015) để đáp ứng nhu cầu cho nghiên cứu đòi hỏi phải mô phỏng nhu cầu oxy hoá học (COD). Các module có sẵn ECOLab cấp 1 và cấp 4 được sửa đổi thành 'WQlevel1_COD.ecolab' và 'WQlevel_COD.ecolab'. Dưới đây là mô tả tóm tắt về tệp mẫu này.

Các sửa đổi trong ECOlab bậc 1 được mô tả trong Bảng B-2 và Hình B-3. Chi

tiết về các biến trạng thái, các hằng số và các quy trình cũng như các ký hiệu toán

học trong bảng và hình vẽ, vui lòng tham khảo hướng dẫn sử dụng DHI ECO Lab.

Bảng B-2: Các thành phần của mô hình ECO Lab với mẫu WQ level 1.

STT Ký hiệu Mô tả Ghi chú

Disolved oxygen

DO TEMP Temperature BOD COD Biological oxygen demand Chemical oxygen demand

1. order decay rate at 20 deg. C for COD

kdcod Tetad4 Temperature coefficient for COD decay rate

Biến Hằng số Quá trình codd default default default New New New New

73

COD degradation with equation: kdcod*ARRHENIUS20(tetad4,TEMP) *COD*POW(DO,2)/(POW(DO,2)+mdo)

Hình B-3: Giao diện đồ hoạ để nhập công thức toán học tính toán mức độ suy

giảm COD của WQ level 1 Template, 'WQlevel1_COD.ecolab'.

Các sửa đổi mẫu ECOlab bậc 4 được mô tả trong Bảng B-3 và Hình B-4. Chi tiết về các biến trạng thái, các hằng số và các quy trình cũng như các ký hiệu toán học trong bảng và hình vẽ, vui lòng tham khảo hướng dẫn sử dụng DHI ECO Lab.

Bảng B- 3: Các thành phần của mô hình ECO Lab với mẫu WQ mức 4.

Mô tả Ghi chú

Disolved oxygen Temperature

DO TEMP AMMONIA Ammonia NITRATE Nitrate BOD COD Biological oxygen demand Chemical oxygen demand

default default default default default new new

STT Kí hiệu Biến Hằng số Kd4 tetad4 new 1. order decay rate at 20 deg. C for COD Temperature coefficient for COD decay rate

74

Các Quá trình

STT Kí hiệu Mô tả Ghi chú

codd new COD degradation with equation: Kd4*ARRHENIUS20(tetad4,TEMP) *COD*POW(DO,2)/(POW(DO,2)+mdo)

Hình B-4: Giao diện đồ hoạ để nhập công thức toán tính toán suy giảm COD trong WQ level 4 Template, 'WQlevel4_COD.ecolab'.

PHỤ LỤC C: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-MT:2015-BTNMT

về chất lƣợng nƣớc mặt

Giá trị giới hạn

TT Thông số Đơn vị A B

A1 A2 B1 B2

1 pH 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9

4 6 15 25 mg/l 2 BOD5 (20°C)

3 COD 10 15 30 50 mg/l

4 Ôxy hòa tan (DO) ≥ 6 ≥ 5 ≥ 4 ≥ 2 mg/l

+ tính theo N)

5 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 20 30 50 100 mg/l

75

0,3 0,3 0,9 0,9 mg/l 6 Amoni (NH4

Giá trị giới hạn

TT Thông số Đơn vị A B

A2 B1 A1 B2

350 350 250 - mg/l

1,5 1,5 1 2 mg/l

2 tính theo N)

0,05 0,05 0,05 0,05 mg/l

3 tính theo N)

5 10 2 15 7 Clorua (Cl-) 8 Florua (F-) 9 Nitrit (NO- 10 Nitrat (NO- mg/l

3- tính theo P)

0,2 0,3 0,1 0,5 mg/l

0,05 0,05 0,05 0,05 11 Phosphat (PO4 12 Xyanua (CN-) mg/l

0,02 0,05 0,01 0,1 13 Asen (As) mg/l

0,005 0,005 0,01 0,01 14 Cadimi (Cd) mg/l

0,02 0,05 0,02 0,05 mg/l

0,02 0,04 0,01 0,05 15 Chì (Pb) 16 Crom VI (Cr6+) mg/l

0,1 0,5 0,05 1 17 Tổng Crom mg/l

0,2 0,5 0,1 1 18 Đồng (Cu) mg/l

1,0 1,5 0,5 2 19 Kẽm (Zn) mg/l

0,1 0,1 0,1 0,1 20 Niken (Ni) mg/l

0,2 0,5 0,1 1 21 Mangan (Mn) mg/l

0,001 0,001 0,001 0,002 22 Thủy ngân (Hg) mg/l

1 1,5 0,5 2 23 Sắt (Fe) mg/l

0,2 0,4 0,1 0,5 24 Chất hoạt động bề mặt mg/l

0,1 0,1 0,1 0,1 25 Aldrin µg/l

hexachloride 0,02 0,02 0,02 0,02 µg/l

0,1 0,1 0,1 0,1 µg/l

1,0 1,0 1,0 1,0 µg/l 26 Benzene (BHC) 27 Dieldrin 28 Tổng Dichloro diphenyl trichloroethane (DDTS) & 0,2 0,2 0,2 0,2 29 Heptachlor µg/l Heptachlorepoxide

30 Tổng Phenol mg/l 0,005 0,005 0,01 0,02

76

31 Tổng dầu, mỡ (oils & mg/l 0,3 0,5 1 1

Giá trị giới hạn

TT Thông số Đơn vị A B

A1 A2 B1 B2

grease)

32 mg/l 4 - - -

Tổng các bon hữu cơ (Total Organic Carbon, TOC)

33 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/I 0,1 0,1 0,1 0,1

34 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/I 1,0 1,0 1,0 1,0

2500 5000 7500 10000 35 Coliform

20 50 100 200 36 E.coli MPN hoặc CFU /100 ml MPN hoặc CFU /100 ml

Trong đó:

A1: sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (sau khi áp dụng sử lý thông

thường, bảo tồn động thực vật thủy sinh;

A2: dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ sử

lý phù hợp;

B1 dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích khác tương tự;

B2 dùng cho giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu chất lượng

77

nước thấp.