Mô phỏng sự thay đổi chất lượng nước sông Tô Lịch & Sông Nhuệ giai đoạn 2025-2030

Bài viết Mô phỏng sự thay đổi chất lượng nước sông Tô Lịch & Sông Nhuệ giai đoạn 2025-2030 mô phỏng một số thông số chất lượng nước chính gồm DO, BOD5, nhiệt độ, NH4 + , NO3 - của hai con sông Tô Lịch và sông Nhuệ, với các kịch bản mô phỏng diễn biến chất lượng nước các sông trong tương lai năm 2025 và 2030.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 MÔ PHỎNG SỰ THAY ĐỔI CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH & SÔNG NHUỆ GIAI ĐOẠN 2025-2030 Lê Minh Thành Trường Đại học Thủy lợi, email: thanhleminh@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Nghiên cứu mô số thơng số chất lượng nước gồm DO, BOD5, nhiệt độ, NH4+, NO3- hai sông Tô Lịch sông Nhuệ, với kịch mô diễn biến chất lượng nước sông tương lai năm 2025 2030 Kết nghiên cứu sở để đánh giá mức độ ô nhiễm nghiêm trọng sông trường hợp quan quản lý khơng có giải pháp can thiệp nhằm cải thiện chất lượng nước PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu lưu vực sông Tô Lịch, sông Nhuệ thuộc lưu vực sơng Nhuệ - Đáy (hình 1) Hình Sơ đồ hóa mạng lưới hai sơng 2.2 Xây dựng mơ hình Nghiên cứu sử dụng mơ hình MIKE 11 (1-D) để xem xét lượng chất nguồn nước hai sông MIKE 11 bao gồm nhiều mơ đun với tính mục đích khác nhau: mơ đun mưa - dịng chảy (RR), mô đun thủy động lực (HD), mô đun tải - khuếch tán (AD), mô đun chất lượng nước (ECOLab)… Mô đun ECOLab tính tốn mơ 13 thơng số chất lượng nước với cấp độ khác nhau, bao gồm oxy hoà tan nước (Dissolved Oxygen - DO); nhu cầu ơxy sinh hố (Biological Oxygen Demand - BOD); Phốtpho; Amonia; Nitrate; Coliform; v.v Mạng lưới hai sông nằm hệ thống sông Nhuệ Đáy, đó: Sơng Tơ Lịch dài 13.4 km, giới hạn từ cống Bưởi đến vị trí nhập lưu vào sơng Nhuệ Phúc La; Sông Nhuệ dài 73.5 km, kết nối nguồn nước sông Hồng cống Liên Mạc, hạ lưu sông Nhuệ nối với sông Đáy thị xã Phủ Lý… Dữ liệu mặt cắt địa hình sử dụng cho mơ hình chiều MIKE 11 liệu mặt cắt ngang sơng, số lượng mặt cắt sông Nhuệ 45, sông Tô Lịch 32 mặt cắt Điều kiên biên thủy lực giá trị mực nước/lưu lượng phía thượng nguồn hạ lưu sông Nhuệ sông Tô Lịch Biên gồm giá trị mực nước cống Liên Mạc tính cho sông Nhuệ, giá trị quan trắc mực nước cống Bưởi tính cho sơng Tơ Lịch Biên giá trị mực nước vị trí hợp lưu sơng Nhuệ với sông Đáy Điều kiện biên chất lượng nước mơ đun ECOLab vị trí biên thủy lực cần phải có giá trị chất lượng nước tương ứng Chất lượng nước biên thu thập từ đơn vị Chi cục Bảo vệ Môi trường Hà Nội, Tổng cục Bảo vệ Môi trường (bảng 1) 277 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 a Với mơ hình thủy lực Bảng Một số giá trị thông số chất lượng nước sông Tô Lịch năm 2015 [2] Giá trị QCVN 08-MT (B1) DO (mg/L) 0.4 4 BOD5 (mg/L) 53.2 15 Ammonium (mg/L) 33.8 0.9 Nitrate (mg/L) 10 TT Thông số 2.1 Biên nguồn thải tính ước lượng dựa vào tải lượng nhiễm nguồn thải có ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước sông theo liệu thống kê nguồn thải (sinh hoạt, công nghiệp, y tế, làng nghề, chăn nuôi) giả định nguồn thải điểm phân bố dọc sông, với thải lượng khoảng 200000 m3/ngày sông Nhuệ, khoảng 310000 m3/ngày sơng Tơ Lịch [1] Trong q trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình, số phần trăm sai số (PBIAS) hệ số Nash Sutcliffe Efficiency (NSE) sử dụng để đánh giá hiệu mơ hình Chỉ số PBIAS nhỏ ±10% số NSE tiến tới 1.0 sai số thực đo mô nhỏ dần (Moriasi et al., 2007) Nghiên cứu đưa kịch mô tình trạng nhiễm nước hai sơng Tô Lịch, sông Nhuệ năm 2025 (1a) 2030 (1b), với điều kiện nguồn thải gia tăng theo thời gian trạng hệ thống quản lý ô nhiễm khơng đầu tư, cải thiện, ví dụ cơng suất xử lý nhà máy xử lý nước thải tập trung không thay đổi KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm mô hình Dữ liệu khí tượng thủy văn thu thập từ năm 2000 đến năm 2018, liệu chất lượng nước thu thập giai đoạn năm gần từ năm 2014-2018 Các liệu năm 2015 sử dụng để hiệu chỉnh 2016 sử dụng để kiểm nghiệm mơ hình thủy lực mơ hình chất lượng nước Việc hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực thực chủ yếu qua việc thay đổi hệ số nhám Manning để kết tính toán phù hợp với giá trị mực nước thực đo Kết hiệu chỉnh mực nước tính tốn giá trị mực nước thực đo trình bày đại diện cho vị trí cống Nhật Tựu (sơng Nhuệ) hình Kết hiệu chỉnh cho thấy đường q trình mực nước tính tốn phù hợp với thực đo giá trị hình dạng đường trình Hình Kết hiệu chỉnh thủy lực cống Nhật Tựu (sông Nhuệ) năm 2015 Kết trình hiệu chỉnh thu hệ số nhám Manning cho đoạn vị trí sơng trình bày bảng Bảng Kết hiệu chỉnh hệ số nhám Manning (n) TT Tên sông Đoạn (km) Hệ số nhám n Nhuệ - 43.8 0.025 Nhuệ 43.9 - 70.0 0.026 Tô Lịch - 6.7 0.023 Kết kiểm nghiệm mơ hình thủy lực ứng với thời đoạn năm 2016 cho kết tốt Giá trị NSE cho mơ hình thủy lực cống Nhật Tựu (sơng Nhuệ) đạt 0.89 - 0.90, giá trị PBIAS đạt 6.86% - 7.60% cho trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm Chứng tỏ mơ hình thủy lực có hiệu dự báo tốt b Với mơ hình chất lượng nước Việc hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình chất lượng nước thực với số liệu năm 2015 2016 Số liệu trình bày đại diện với thơng số DO BOD5 hình 278 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 a) b) Hình Kết hiệu chỉnh DO (a) BOD5 (b) sông Tô Lịch 2015 Kết hiệu chỉnh cho thấy giá trị chênh lệch tương đối q trình tính tốn thực đo vị trí kiểm tra thơng số DO 7.6%, BOD 15.7%, NO3- 16.5%, NH4+ 1.8% Kết nhiệt độ cho độ xác với sai số nhỏ trung bình