Ứng dụng mô hình toán đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải sức chịu tải sông cầu tỉnh thái nguyên

; BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠIHỌCTHUỶLỢI - LÊ THỊ HƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI, SỨC CHỊU TẢI SÔNG CẦU, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠIHỌCTHUỶLỢI - LÊ THỊ HƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI, SỨC CHỊU TẢI SÔNG CẦU, TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 8440224 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Kim Châu HÀ NỘI, NĂM 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Lê Thị Hương LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Kim Châu Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước dành thời gian, tâm huyết tận tình hướng dẫn học viên suốt thời gian nghiên cứu thực luậnvăn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo, khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, môn Kỹ thuật sông Quản lý thiên tai, trường Đại học Thủy lợi, giúp đỡ tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ, hỗ trợ động viên mặt để tác giả vượt qua khó khăn, trở ngại q trình thực hồn thành luận văn tiến độ Đềtàinghiêncứusửdụngtàiliệuthựctếvàvậndụngtổnghợpcáckiếnthứcđãhọc.Dù bảnthânđã cốgắng nhưngdothời gian cũngnhư hạn chếtrong trìnhđộ nên đề tàinghiêncứukhơngthểtránh khỏi thiếu sót.Để đề tàitiếptục đượchồn thiện,tơimongnhậnđượcsựđónggóptừcácthầy,cơgiáo,cácanh,chịvàbạnbè Tơi xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNGSỐLIỆU v DANH SÁCH CÁC HÌNHMINHHỌA vi DANH MỤC CÁC TỪVIẾTTẮT viii MỞĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNGQUAN 1.1 Tổng quannghiêncứu 1.1.1 Tổng quan nghiên cứu trênthếgiới 1.1.2 Tổng quan nghiên cứutrongnước 1.2 Tổng quan khu vựcnghiêncứu 1.2.1 Vị tríđịalý 1.2.2 Đặcđiểmđịahình .10 1.2.3 Đặcđiểmkhí tượng,thủyvăn .11 1.2.4 Đặcđiểmkinh tế - xã hội củalưuvực 15 1.2.5 Hiện trạng xả nước thải vào nguồn nướctrênsôngCầu .16 1.2.6 Hiện trạng chất lượng nước trênsôngCầu 19 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU 23 2.1 Phương phápnghiêncứu 23 2.1.1 Thuthậptàiliệu 24 2.1.2 Phân đoạn sông lựa chọn thông sốđánhgiá 25 2.1.3 Đánhgiákhảnăngtiếpnhậnnướcthải,sứcchịutải 26 2.2 Phân tích, lựa chọncơngcụ 27 2.2.1 Lựa chọn mơ hìnhđánhgiá .27 2.2.2 Giới thiệu mơ hìnhMIKE11 28 2.3 Xây dựng, thiết lập mơ hìnhMIKE11 34 2.3.1 Thiết lậpmạngsông 34 2.3.2 Sốliệubiên 39 2.3.3 Hiệu chỉnh kiểm địnhmơhình .47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀTHẢOLUẬN .50 3.1 Phân đoạn sông lựa chọn thông sốđánhgiá 50 3.1.1 Phân đoạn sôngđánhgiá 50 3.1.2 Xácđịnhmục đích sửdụngnước 52 3.1.3 Lựa chọn thông sốđánhgiá .54 3.2 Hiệu chỉnh kiểm địnhmơhình .56 3.2.1 Hiệuchỉnhvàkiểmđịnhmơhìnhthủylực .56 3.2.2 Hiệuchỉnh,kiểm định mơhìnhchấtlượngnước 57 3.3 Tínhtốnkhảnăngtiếpnhậnnướcthải,sứcchịutảisơngCầu .60 3.3.1 Phântích,xácđịnhlưulượngdịngchảynhỏnhất 60 3.3.2 Tính tốn tải lượng nhiễm tải lượng tối đa thông số chất lượngnước .61 3.3.3 Tínhtốnkhảnăngtiếpnhậnnướcthải,sứcchịutảitrênsơngCầu 72 3.4 Đánh giá ảnh hưởng hoạt động xả nước thải đến mụcđíchsử dụng nướcvàđềxuấtcácgiảiphápgiảmthiểnhiễmnguồnnước 74 3.4.1 Đánhgiá ảnh hưởng hoạt động xả nướcthảiđến mục đích sửdụngnước .74 3.4.2 Đềxuấtcácgiảiphápgiảmthiểuônhiễmnguồnnước .78 KẾT LUẬN VÀKIẾN NGHỊ .87 TÀI LIỆUTHAMKHẢO 89 PHỤLỤC 91 DANH SÁCH CÁC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1- Đặc trưng dòng chảy năm trạm thủy văn thuộc lưu vựcsơngCầu 13 Bảng 1.2- Phân phối dịng chảy trungbìnhtháng 14 Bảng 1.3- Phân phối modul dòngchảytháng .14 Bảng1.4-Lưulượngdòngchảynhỏnhấtcácthángmùacạnmộtsốtrạmthủyvăn .15 Bảng 1.5- Tổng hợp nguồn thải ≥5 m3/ngày đêm lưu vựcsôngCầu 16 Bảng 2.1- Danh mục tài liệu cầnthuthập 24 Bảng 2.2- Kết nối mạng sơngtínhtốn 36 Bảng 2.3- Địa hình lịng dẫn mạng thủy lực trênsôngCầu 36 Bảng 2.4- Danh sách biên trên, biên mơ hìnhthủylực 40 Bảng 2.5- Hệ thống biên thủy văn sơ đồ tính thủy động lực học lưu vựcsông Cầu .45 Bảng 2.6- Trạm hiệu chỉnh kiểm địnhmơ hình .47 Bảng 3.1- Phân đoạn sông xác định khả tiếp nhận nước thảicủasông 51 Bảng3.2-PhânvùngchứcnăngnguồnnướcvàmụctiêuchấtlượngnướcsôngCầu 53 Bảng 3.3- Chỉ số NASH hiệu chỉnh kiểm định mô hìnhMIKE11 56 Bảng 3.4- Chỉ số NASH hiệu chỉnh kiểm định mơ hìnhMIKE11 57 Bảng 3.5- Kết xác định lưu lượng dòng chảynhỏnhất 61 Bảng 3.6- Kết tính tốn khả tiếp nhận nước thải, sức chịu tải cho thôngsố chất lượng nước sông Cầunăm2018 .72 DANH SÁCH CÁC HÌNH MINH HỌA Hình 1.1- Bản đồ lưu vực sơng Cầu,TháiNgun .10 Hình 1.2- Biểu đồ biểu diễn thay đổi yếu tố khí tượng lưu vựcsơngCầu 12 Hình 1.3- Hiện trạng xả nước thải vào nguồn nước lưu vực sông Cầu, Thái Ngun.18 Hình 1.4- Diễn biến BOD 5trênsơngCầu 19 Hình 1.5- Diễn biến COD trênsôngCầu 20 Hình 1.6- Diễn biến NH4+trênsơngCầu .21 Hình 1.7- Diễn biến NO3-trênsơngCầu 21 Hình 1.8- Diễn biến PO43-trênsơngCầu .22 Hình 2.1- Sơ đồ đánh giá khả tiếp nhận nước thải, sứcchịutải 23 Hình 2.2- Sơ đồ mạng sơng tính tốn thủy lựcsơngCầu 35 Hình 2.3- Mặt cắt ngang sơng Cầu lýtrình 25.000 38 Hình 2.4- Thiết lập điều kiện biêntrên(a) 39 Hình 2.5- Thiết lập điều kiện biên mơhình(b) .40 Hình 2.6- Thiết lập điều kiện biên mơhình(a) 41 Hình 2.7- Thiết lập điều kiện biên mơhình(b) 41 Hình 2.8- Thiết lập điều kiện biên nhập lưu – nguồn thải điểm mơhình(a) 43 Hình 2.9- Thiết lập điều kiện biên nhập lưu – nguồn thải điểm mô hình (b)4 Hình 2.10- Thiết lập điều kiện biên khu – nguồn thải diện mơ hình (B)44 Hình2.11-ThiếtlậpđiềukiệnbiênnhậplưuchomơhìnhMike11kếthợpmodulAD.46Hình2.12ThiếtlậpđiềukiệnbiênkhugiữachomơhìnhMike11kếthợpmodulAD.46Hình 2.13- Sơ đồ thiết lập điều kiện biên cho mơ hìnhMike11 47 Hình 2.14- Sơ đồ trình hiệu chỉnh thơng sốmơhình 48 Hình 3.1- Vị trí đánh giá khả tiếp nhận nước thải trênsơngCầu 50 Hình 3.2- Sơ đồ phân đoạnsông Cầu 52 Hình 3.3- Kết hiệu chỉnh thơng số mơ hình trạm Đáp Cầu thờiđoạn2016 .56 Hình 3.4- Kết kiểm nghiệm thơng số mơ hình trạm Đáp Cầu thời đoạn 2017.57Hình 3.5- Kết hiệu chỉnh thông số chất lượng nước với nồng độcácchất 58 Hình 3.6- Kết hiệu chỉnh thơng số chất lượng nước với nồng độcácchất 59 Hình 3.7- Lưu lượng trung bình tháng vị trí cácđoạnsơng .60 vi