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
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -*** - LVTHS Khoa học nghiên cứu Nguyễn Ngọc Hƣng NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN 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 -*** - LVTHS Khoa học nghiên cứu Nguyễn Ngọc Hƣng NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN 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 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hà Nội - 2020 TS ĐỖ HỮU TUẤN TS NGUYỄN PHẠM HÀ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên cho tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành đến giảng viên TS Đỗ Hữu Tuấn, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội TS Nguyễn Phạm Hà, Tổng Cục môi trường giúp đỡ, hướng dẫn, bảo tận tình suốt trình thực luận văn LVTHS Khoa học nghiên cứu Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Lãnh đạo toàn thể Thầy giáo, Cô giáo Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Một lần tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, i ngày tháng năm 2020 Học viên Nguyễn Ngọc Hưng MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU LVTHS Khoa học nghiên cứu 1.1 Tổng quan TMDL 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu áp dụng TMDL số nước giới 1.1.3 Các bước thực TMDL 1.2 Kết nghiên cứu ứng dụng TMDL Việt Nam 1.2.1 Kết nghiên cứu TMDL Việt Nam 1.2.2 Thuận lợi thách thức áp dụng TMDL Việt Nam 11 1.2.3 Đề xuất phương pháp luận xây dựng, áp dụng TMDL kiểm sốt mơi trường LVS Việt Nam 12 1.3 Tổng quan 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 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Đối tƣợng 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 2.3.3 Phương pháp điều tra khảo sát khu vực ứng dụng triển khai TMDL 30 ii 2.3.4 Phương pháp mơ hình 31 2.3.5 Phương pháp lấy mẫu 35 2.3.6 Phương pháp phân tích mẫu 37 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 38 3.1 Kết điều tra khảo sát số liệu khí tƣợng, thủy văn 38 3.2 Kết mơ hình chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu 46 LVTHS Khoa học nghiên cứu 3.2.1 Quan trắc chất lượng khu vực nghiên cứu 46 3.2.2 Tải lượng ô nhiễm phân bố tải lượng ô nhiễm COD lưu vực sông Nhuệ - Đáy 48 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 62 iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Nhu cầu Oxy sinh hóa BTN&MT Bộ Tài nguyên Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường CLN Chất lượng nước COD ĐMC ĐTM IDA IPCC JICA KCN KCX KĐT KHĐT KT-XH LA LVS MOS NHTG LVTHS Khoa học nghiên cứu BOD5 Nhu cầu Oxy hóa học Đánh giá môi trường chiến lược Đánh giá tác động môi trường Tổ chức phát triển quốc tế Ủy ban liên phủ biến đổi khí hậu Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản Khu công nghiệp Khu chế xuất Khu đô thị Kế hoạch Đầu tư Kinh tế xã hội Phân bổ tải lượng Lưu vực sơng Biên độ an tồn Ngân hàng giới NSNN Ngân sách nhà nước STN&MT Sở Tài nguyên Môi trường SUB Khu vực nhỏ TCMT Tiêu chuẩn môi trường TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam iv Tổng tải lượng ô nhiễm tối đa hàng ngày TN&MT Tài nguyên Môi trường TN&MT Sở Tài nguyên Môi trường US EPA Cục Bảo vệ môi trường Mỹ USA Hoa Kỳ WB Ngân hàng Thế giới WHO XLNT XLNTTT LVTHS Khoa học nghiên cứu TMDL Tổ chức Y tế Thế giới Xử lý nước thải Xử lý nước thải tập trung v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Phân vùng mục đích sử dụng nước khu vực nghiên cứu 28 Bảng 2.2: Đánh giá mức độ phù hợp mục đích sử dụng nước 29 Bảng 2.3: Các nội dung mơ hình hóa chất lượng nước cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy 32 Bảng 2.4: Số lượng mặt cắt sử dụng mơ hình MIKE 11 34 LVTHS Khoa học nghiên cứu Bảng 2.5: Dữ liệu chất lượng nước sử dụng để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 36 Bảng 3.1: Danh sách trạm khí tượng thủy văn thu thập tổng hợp 38 Bảng 3.2: Các liệu cần thu thập để tính tốn tải lượng phát thải 40 Bảng 3.3: Số liệu thống kê diện tích 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 Bảng 3.16: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức B2 56 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Khái niệm TMDL Hình 1.2 Kế hoạch thực TMDL Hình 1.3 Bản đồ lưu vực sông Nhuệ - Đáy 17 Hình 1.4 Nồng độ BOD5 Hà Nội 20 LVTHS Khoa học nghiên cứu Hình 1.5 Xu hướng lượng BOD5 sông Nhuệ 21 Hình 1.6 COD sơng Nhuệ Nhật Tựu (Hà Nam) 22 Hình 1.7 COD sơng Nhuệ Nhật Tựu (Hà Nam) 23 Hình 1.8 Xu hướng Tế Tiêu cầu Hồng Phú 24 Hình1.9 Xu hướng COD sơng Đáy từ Hà Nam (giữa) đến Nam Định (hạ lưu) 24 Hình 1.10 Xu hướng COD sông Châu Giang 25 Hình 2.1 Vị trí mạng lưới mơ hình MIKE 11 xây dựng 31 Hình 2.2 Vị trí điểm quan trắc sông Đáy (đoạn Phủ Lý - Gián Khẩu) 36 Hình 3.1 Kết liệu khí tượng, thủy văn đầu vào mơ 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 LVS Nhuệ - Đáy 45 Hình 3.5 So sánh kết mơ hình chất lượng nước kết quan trắc COD thực đo điểm quan trắc đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 46 Hình 3.6 So sánh nồng độ COD từ kết mơ hình kết thực đo Đọ Xá 46 Hình 3.7 So sánh nồng độ COD từ kết mơ hình kết thực đo Kiện Khê Thanh Tân thuộc sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 47 Hình 3.8 So sánh nồng độ COD từ kết mơ hình kết thực đo Nhà Máy Xi măng Việt Trung với điểm Trung Hiếu Hạ đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 47 Hình 3.9 Đồ thị lưu lượng nước sơng giai đoạn 2015 - 2017, giá trị trung vị lưu lượng: mQ = 180,8 m3/s 48 Hình 3.10 Đồ thị nồng độ có COD sơng giai đoạn 2015 - 2017, với giá trị trung vị: mCOD = 18.2 mg/l 49 Hình 3.11 Các kịch tính tốn mơ hình cho COD 50 vii LVTHS Khoa học nghiên cứu Sông Kim Ngưu 11.8 km Bắt nguồn từ cống thoát nước Lị Đúc nhận nước từ sơng Sét Giáp Nhị chảy vào sông Tô Lịch Thanh Liệt Chiều rộng trung bình 20 ÷ 30m chiều sâu ÷ 4m Các sông phân lƣu sông Hồng LVTHS Khoa học nghiên cứu Sông Châu Sông Châu Giang đưa nguồn nước từ sông Hồng 27 km/368km2 Giang Hưng Yên, chảy vào sông Đáy thị xã Phủ Lý Sông Đào (sông Nam Định) đưa nước sông Hồng Phú Long phía Bắc thành phố Nam Định, chảy vào sông Đáy Đốc Bồ Sông Đào tiếp nhận nguồn nước từ sơng Hồng chảy vào sơng Ðáy có trữ lượng Sơng Đào 32 km/185 km2 trung bình hàng năm khoảng 25,7 tỷ m3 Lưu lượng vào mùa khô khoảng 250 - 300m3/s Đây nguồn nước chủ yếu cho khu vực hạ lưu sông Đáy Tiếp nhận nguồn nước từ sông Hồng nơi tiếp giáp hai xã Trực Chính (huyện Trực Ninh) Xuân Hồng (huyện Xuân Trường) - Nam Định, chảy biển Sông Ninh cửa sông Lạch Giang Sông Ninh Cơ nối với sông Cơ Ðáy qua kênh Câu Liêu nước từ sông Ðáy chảy qua sông Quan Liêu vào sông Ninh Cơ quanh năm chịu ảnh hưởng mạnh mẽ thủy triều Sông Đáy phân lưu Sơng Hồng, Hịn Mơn chạy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc chảy biển cửa Đáy Dịng sơng hẹp nơng cạn Kể từ năm 1937 Đập Đáy hoàn thành, nước sông Hồng không chảy đến sông Đáy, trừ Sông Đáy 247 km nước lụt bị chuyển hướng Như vậy, dòng chảy ngược dòng (từ km đến Ba Tha khoảng 71 km), sông Đáy coi sông chết Sông Đáy cung cấp nước sơng nhánh, chủ yếu nhánh sơng Tích, Bơi Đào 63 Bảng A-1: Đặc điểm dòng chảy LVS Nhuệ - Đáy 6965.4 28.8 Diện tích Tên sơng Sơng Đáy (khơng gồm sơng Ninh Cơ) Sơng Tích Sơng Thanh Hà Sơng Đào Sơng Ninh Cơ Sơng Hồng Long 1330 390 1550 Sông Nhuệ LVTHS Khoa học nghiên cứu km2 Lƣu lƣợng nƣớc trung bình hàng năm 109 m3 Tỉ lệ dòng chảy Lƣu lƣợng nƣớc vào mùa khô Tỉ lệ mùa khô m3/s 109 m3 % 5.76 20 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 1.02 32.6 2.04 20 Sông nhánh 0.47 15 20 Sông Hồng qua cống Liên Mạc Sông Hồng Sông Châu Giang Bảng A-2: Thông số trạm thủy văn LVS Nhuệ - Đáy Station Name Ba Thá 20 Lƣu vực Qo Xo Yo Mo F (km2) sông (m3/s) (mm) (mm) (l/s.km2) Đáy 1530.1 43.9 1867.6 1015.4 32.2 Hà Đông Nhuệ 95 Hưng Thi Đáy 623.4 Phủ lý Đáy Ninh Bình Nho Quan Tiếp nhận nguồn nƣớc αo Cvo 0.54 0.31 2.39 1543.8 793.4 25.2 0.51 0.40 23.1 1896.2 1166.3 37.0 0.62 0.41 3941.4 142.6 1852.4 1139.7 36.2 0.62 0.57 Đáy 5839.5 203.7 1834.5 1098.7 34.9 0.60 0.45 Đáy 343.9 14.07 1974.6 1288.8 40.9 0.65 0.36 Nguồn: Báo cáo Ủy bảo vệ Môi trường sông Nhuệ - Đáy, 2007 Kế hoạch Quản lý Tổng hợp Thuỷ lợi Tiểu vùng sông Nhuệ, 2003, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi Ước tính từ Trạm Thuỷ văn Hưng Thị lượng mưa hàng năm Theo Ủy ban Bảo vệ Môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy, sông Tô Lịch thải thường xuyên qua sơng Nhuệ với lưu lượng trung bình 11-17 m3/s Sơng Châu Giang sơng nước cho trạm bơm thoát nước Hà Nam 64 PHỤ LỤC B: Mơ hình MIKE 11 MIKE 11 mơ hình mơ dịng chảy, chất lượng nước vận chuyển bùn cát kênh, sông, hệ thống thủy lợi cửa sông Mô kênh gốc MIKE SHE tương đối đơn giản có nhiều khả hạn chế MIKE SHE MIKE Hydro (được gọi MIKE 11 trước năm 2016) sử dụng độc lập (Viện Thủy lực Đan Mạch, 2017) LVTHS Khoa học nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng hệ thống mô đun RR, HD, AD ECOlab gói mơ hình MIKE 11 nhằm mơ chất lượng nước cho sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu (Phần 1) Mơ hình RR tập hợp biểu thức toán học liên kết với cấu trúc đơn giản, phán ánh hành vi chu trình thủy văn đất Mơ hình HD cung cấp tính tính tốn ổn định, độ xác độ tin cậy cao, mô chế hoạt động cửa cống, bơm nước loại cấu trúc thủy lực thuận tiện linh hoạt AD ECOlab mơ hình chất lượng nước không cho phép sửa đổi mô đun phù hợp với tình hình thực tế mà cịn tạo mơ hình phản ứng khác chất lượng nước Các phần sau mơ tả bốn mơ-đun gói mơ hình MIKE 11 B.1 Mơ hình mưa dịng chảy Rainfall - Runoff (RR) Mơ hình mưa dịng chảy MIKE 11 lựa chọn mơ hình NAM mơ hình xác suất, gộp vùng mơ dịng chảy mưa theo mơ hình hoạt động liên tục để tính tốn độ ẩm ba bể chứa khác có liên quan lẫn để biểu dòng chảy, luồng luân chuyển luồng đất liền (DHI 2003) Các trình vật lý liên quan đến mơ dịng chảy mơ hình thể hình B-1 Nó xử lý tiểu vùng đơn vị, tham số biến xem xét để biểu diễn giá trị trung bình cho tồn tiểu lưu vực Kết chuỗi thời gian liên tục dòng chảy từ lưu vực suốt thời gian mơ hình hóa Do đó, mơ hình MIKE11 NAM cung cấp điều kiện lưu lượng đỉnh lưu lượng bản, điều phản ánh điều kiện độ ẩm khoảng thời gian tính tốn 65 LVTHS Khoa học nghiên cứu Bảng B-1: Q trình mơ mơ đun MIKE NAM Model MIKE NAM thiết lập với thông số, thể bể chứa nước bề mặt, vùng rễ nước ngầm Umax biểu thị giới hạn lượng nước lưu trữ bề mặt Độ ẩm đất vùng gốc, lớp đất bề mặt mà từ thực vật hút nước để thoát hơi, biểu diễn dạng lưu trữ dưới, L Lmax biểu thị giới hạn lượng nước kho Nhu cầu thoát nấm lần đáp ứng mức tiềm từ việc bảo quản bề mặt Khi lưu trữ bề mặt, U tràn, tức U> Umax, lượng nước dư thừa PN làm tăng dòng chảy đất liền thâm nhập QOF biểu thị phần PN góp phần vào lưu thơng đất liền Sự đóng góp dòng chảy, QIF, giả định tỷ lệ thuận với U thay đổi tuyến tính với độ ẩm tương đối lưu trữ khu vực thấp Dòng chảy chuyển qua hai hồ chứa tuyến tính dãy với thời gian CK1K2 cố định Định tuyến dòng 66 chảy đất dựa khái niệm hồ chứa tuyến tính với số thời gian thay đổi Lượng nước xâm nhập, G nạp lại lượng nước ngầm phụ thuộc vào độ ẩm đất vùng gốc Dòng chảy bản, BF từ lưu trữ nước ngầm tính tốn dịng chảy từ bể chứa tuyến tính với thời gian liên tục CKBF Mô tả tham số hiệu ứng chúng trình bày Bảng B-1 Bảng B-3: Tham số mơ hình MIKE NAM Umax Unit Mm Description Maximum content in storage Lmax Mm LVTHS Khoa học nghiên cứu Parameter Maximum content in water surface water lower zone/root storage Overland coefficient CQQF CKIF Hrs Interflow constant Effects Overland flow, infiltration, evapotranspiration, interflow Overland flow, infiltration, evapotranspiration, base flow flow Volume of overland flow and infiltration drainage Drainage of surface storage as flow interflow TOF Overland threshold Soil moisture demand that must be satisfied for overland flow to occur TIF Interflow threshold Soil moisture demand that must be satisfied for interflow to occur TG Groundwater recharge threshold Soil moisture demand that must be satisfied for groundwater recharge to occur CKI Hrs Timing constant for overland flow Routing overland flow along catchment slopes and channels CK2 Hrs Timing constant for interflow Routing interflow along catchment slopes CKBF Hrs Timing constant for base flow Routing recharge through linear groundwater recharge 67 B.2 Mơ hình thủy lực HD Mơ hình thủy động lực học hệ thống mơ hình số mơ bề mặt nước vận chuyển dòng lớp lưu lượng giả định theo chiều thẳng đứng Phương trình cân bẳng khối lượng tích hợp theo chiều dọc, mô tả thay đổi điều kiện với dao động mực nước sau Phương trình bảo tồn: [ ] LVTHS Khoa học nghiên cứu Bảo tồn động lượng: | | Trong lưu lượng Q (m3/s); A diện tích mặt cắt ngang (m2); qLLưu lượng nhập lưu đơn vị chiều dài dọc sôn (m2/s); C hệ số Chezy; α hệ số chỉnh lý động lượng; R bán kính thủy lực (m) Hệ phương trình Saint-Venant hệ gồm hai phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến bậc Trong trường hợp tổng qt, hệ phương trình có dạng khơng giải phương pháp giải tích, phải sử dụng phương pháp gần (phương pháp số hóa) MIKE-11 dùng phương pháp để giải hệ phương trình Saint-Venant với lược đồ sai phân hữu hạn điểm sơ đồ ẩn theo Abbott Ionescu (1967) Để đảm bảo có giải pháp ổn định, tiêu chí cho Δt Δx chúng phải đủ nhỏ để giải biến đổi khơng tuyến tính thời gian không gian tương ứng Tương tự, thay đổi nhanh chóng hình dạng sơng địi hỏi bước khơng gian nhỏ đủ để mơ tả xác địa hình Để có giải pháp ổn định xác cho phương án sai biệt hữu hạn, phải thỏa mãn điều kiện sau: - Độ phân giải địa hình phải đủ lớn để thể mức độ khơng tuyến tính mực nước lưu lượng tính Giá trị lớn cho phép Δx (dx-max) cần chọn phù hợp 68 - Bước thời gian tính tốn, Δt, tính tính tính tính thuận tính phép Cùng tính thuận Bi Trung tính, Ví dụ, bước thời gian tối đa cho mơ thủy triều thường khoảng 30 phút - Nếu cấu trúc sử dụng bước thời gian nhỏ yêu cầu - Điều kiện Courant (đưa đây) sử dụng làm hướng dẫn lựa chọn thời gian cung cấp điều kiện đáp ứng Thông thường LVTHS Khoa học nghiên cứu giá trị Cr thứ tự 10 đến 15, giá trị cao nhiều sử dụng (lên đến 100) ( √ ) Trong đó, V vận tốc nước với điều kiện vận tốc đơi áp đặt giới hạn bước thời gian, Δt, trường hợp mặt cắt theo chiều dài sôngbiến động lớn, Chi tiết lý thuyết áp dụng mô-đun HD tìm thấy tài liệu DHI (2011) B.3 Mơ hình ECO Lab Các quy trình biến đổi sinh học hóa học ảnh hưởng đến biến trạng thái hệ sinh thái (cịn gọi phương trình ECO Lab) định cho biến trạng thái ECO Lab thể phương trình vi phân thơng thường, Pc theo DHI (2004) sau: ∑ Trong đó, Pc đại diện cho trình ECO Lab, c nồng độ biến môi trường ECO Lab; n số lượng trình tham gia cho biến trạng thái cụ thể trình người sử dụng xác định biểu thức có chứa đối số hàm toán học, chức xây dựng, số, buộc, số biến trạng thái 69 Sự động biến trạng thái ECO Lab thể phương trình vận chuyển đặt, dạng khơng tiêu cực viết sau: (3b) LVTHS Khoa học nghiên cứu Trong u thành phần vận tốc dòng chảy; Dx, hệ số khuyết tán Sc nguồn Các phương trình chuyển biến chất viết sau: Trong ADc đại diện cho tốc độ thay đổi nơng độ chuyển tải advection (chuyển vận với tốc độ dòng chảy), khuếch tán (do biến động nông độ chất) bao gồm cho nguồn phát sinh phân hủy ADc phụ thuộc vào lưới tính tốn giải phương pháp sai phân thể tích Mike 11/3 ECO Lab FM8 Mô đun ECOlab thể MIKE 11 dạng mẫu tính toán chất lượng nước, chia thành sáu cấp từ mơ hình mối quan hệ BOD-COD đơn giản dến phức tạp để thể hện q trình sinh hóa nitrat hóa, khử Nitơ, lắng đọng tái lơ lửng, oxy hóa bùn cát (Hình B-2) 70 Hình B-2: Các q trình trao đổi chất mơ mơ hình ECOlab Việc lựa chọn số chất lượng nước phải có khả phản ánh tình hình chất lượng nước xuất tương lai Nếu việc xem xét số phức tạp q mức, thường khơng cải thiện độ xác mơ LVTHS Khoa học nghiên cứu mơ hình, mà ngược lại, đưa q nhiều thơng số làm giảm độ xác mơ Trên sở liệu có, số chất lượng nước mơ hình lựa chọn biến số: DO, BOD5 COD Phản ứng sinh hóa chúng mơ tả theo phương trình phản ứng bậc Phƣơng trình cân DO Các q trình biến đổi nước sơng, hai quy trình sản sinh oxy tiêu thụ oxy xảy đồng thời Quá trình sản sinh oxy chủ yếu đến từ phản ứng khí quang hợp tảo lồi thực vật thủy sinh Q trình tiêu thụ oxy dịng sơng chủ yếu bao gồm q trình oxy hóa hợp chất cacbon nitơ chất khử, hô hấp động vật thủy sinh, thực vật vi khuẩn, tiêu thụ oxy Kết hợp yếu tố này, phương trình cân oxy nước viết sau: ( ( ( ) ) ( ) ) Trong K2, K3 K4, hệ số hồi lưu khí 20oC (1/d), hệ số suy giảm BOD (1/d) hệ số nitrat hóa (1/d); DO, NH4 BOD nồng độ oxy hoà tan, amoniac nhu cầu oxy sinh hóa (mg/L); Cs nồng độ oxy hồ tan bão hịa (mg/L); Ks số bão hồ oxy hịa tan (mg/L); Y1 tốc độ chuyển đổi BOD tạo ammonia (mg (NH4-N) / mg (BOD)); R thể tốc độ hô hấp 20oC (g (O2)/m2/d); θ3, θ4 θ2 hệ số nhiệt độ Arrhenius hơ hấp q trình suy thối BOD q trình nitrat hóa; B1 số nhu cầu oxy bùn cát (g (O2)/m2/d); P1 tốc độsản sinh oxy quang hợp (g(O2)/m2/d) 71 Phƣơng trình cân BOD Các q trình ảnh hưởng đến hàm lượng BOD nước sông bao gồm phân hủy hữu cơ, lắng đọng tái lơ lửng Phương trình cân cho BOD sau: ( ) LVTHS Khoa học nghiên cứu Trong S1 đại diện cho tốc độtái lơ lửng BOD (g(O2)/m2/d), vận tốc dòng chảy nhỏ giá trị tới hạn tái lơ lửng khơng xảy ra; K5 tốc độlắng động BOD lơ lửng; h1 độ sâu nước (m), vận tốc dòng chảy lớn giá trị tới hạn lắng đọng khơng xảy Phƣơng trình cân COD Vì biến số COD khơng bao gồm chất hữu cơ, mà số chất vô cơ, phản ứng với sinh thái nước, có số trùng lặp với biến khác khó để phân chia, mơ hình ECOlab MIKE không coi COD biến sốcủa phản ứng chất lượng nước, phiên MIKE khơng có mẫu COD Tuy đánh giá chất lượng nước môi trường Việt Nam quốc gia phát triển COD thường thị quan trọng ô nhiễm nước Để mơ COD, nghiên cứu thiết lập mẫu ECOlab phản ứng COD tương tự phương trình phản ứng BOD: ( ) Trong COD nồng độ nhu cầu xy hóa học (mg/L); KCOD hệ số suy giảm COD 20oC (1/d); θCOD hệ số nhiệt độ Arrhenius suy giảm COD; SCOD tốc độlắng động COD lơ lửng (g/m2/d); KRE-COD tốc độ lắng đọng CODlơ lửng B.4 Module ECOLab sử dụng nghiên cứu Ngoài mô đun AD, mô-đun chất lượng nước hệ thống MIKE 11 bao gồm số mô-đun mô tả q trình sinh hóa gọi khuôn mẫu ECOLab Các mô đun xác định trước sửa đổi người dùng tủy theo nghiên cứu cụ thể Người dùng cũngcó thể xây dựng lại toàn phần 72 module ECOLab Điều thực thông qua hệ thống menu tương đối thân thiện LVTHS Khoa học nghiên cứu Module Ecolab chọn để sử dụng dự án mô đun ECOlab bậc bậc (để biết chi tiết xem Hướng dẫn MIKE 11) Các mẫu sửa đổi theo phương pháp Liang et al (2015) để đáp ứng nhu cầu cho nghiên cứu địi hỏi phải mơ nhu cầu oxy hố học (COD) Các module có sẵn ECOLab cấp cấp sửa đổi thành 'WQlevel1_COD.ecolab' 'WQlevel_COD.ecolab' Dưới mơ tả tóm tắt tệp mẫu Các sửa đổi ECOlab bậc mô tả Bảng B-2 Hình B-3 Chi tiết biến trạng thái, số quy trình ký hiệu tốn học bảng hình vẽ, vui lòng tham khảo hướng dẫn sử dụng DHI ECO Lab Bảng B-2: Các thành phần mơ hình ECO Lab với mẫu WQ level STT Ký hiệu Biến Mô tả Ghi DO TEMP BOD COD Disolved oxygen Temperature Biological oxygen demand Chemical oxygen demand default default default New kdcod Tetad4 order decay rate at 20 deg C for COD Temperature coefficient for COD decay rate New New codd COD degradation with equation: kdcod*ARRHENIUS20(tetad4,TEMP) *COD*POW(DO,2)/(POW(DO,2)+mdo) New Hằng số Quá trình 73 LVTHS Khoa học nghiên cứu Hình B-3: Giao diện đồ hoạ để nhập cơng thức tốn học tính tốn mức độ suy giảm COD WQ level Template, 'WQlevel1_COD.ecolab' Các sửa đổi mẫu ECOlab bậc mơ tả Bảng B-3 Hình B-4 Chi tiết biến trạng thái, số quy trình ký hiệu tốn học bảng hình vẽ, vui lịng tham khảo hướng dẫn sử dụng DHI ECO Lab Bảng B- 3: Các thành phần mơ hình ECO Lab với mẫu WQ mức STT Biến Kí hiệu DO TEMP AMMONIA NITRATE BOD COD Hằng số Kd4 tetad4 Mô tả Disolved oxygen Temperature Ammonia Nitrate Biological oxygen demand Chemical oxygen demand order decay rate at 20 deg C for COD Temperature coefficient for COD decay rate Các Quá trình 74 Ghi default default default default default new new new Kí hiệu STT codd Mơ tả COD degradation with equation: Kd4*ARRHENIUS20(tetad4,TEMP) *COD*POW(DO,2)/(POW(DO,2)+mdo) Ghi new LVTHS Khoa học nghiên cứu Hình B-4: Giao diện đồ hoạ để nhập cơng thức tốn tính tốn suy giảm COD WQ level Template, 'WQlevel4_COD.ecolab' PHỤ LỤC C: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-MT:2015-BTNMT chất lƣợng nƣớc mặt TT Thông số pH Giá trị giới hạn Đơn vị A B A1 A2 B1 B2 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9 BOD5 (20°C) mg/l 15 25 COD mg/l 10 15 30 50 Ơxy hịa tan (DO) mg/l ≥6 ≥5 ≥4 ≥2 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 20 30 50 100 Amoni (NH4+ tính theo N) mg/l 0,3 0,3 0,9 0,9 75 Giá trị giới hạn TT Thông số Đơn vị A B A1 A2 B1 B2 mg/l 250 350 350 - Florua (F-) mg/l 1,5 1,5 Nitrit (NO-2 tính theo N) mg/l 0,05 0,05 0,05 0,05 mg/l 10 15 mg/l 0,1 0,2 0,3 0,5 mg/l 0,05 0,05 0,05 0,05 mg/l 0,01 0,02 0,05 0,1 mg/l 0,005 0,005 0,01 0,01 mg/l 0,02 0,02 0,05 0,05 mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05 mg/l 0,05 0,1 0,5 mg/l 0,1 0,2 0,5 mg/l 0,5 1,0 1,5 mg/l 0,1 0,1 0,1 0,1 mg/l 0,1 0,2 0,5 mg/l 0,001 0,001 0,001 0,002 mg/l 0,5 1,5 mg/l 0,1 0,2 0,4 0,5 µg/l 0,1 0,1 0,1 0,1 µg/l 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 10 Nitrat (NO-3 tính theo N) 11 Phosphat (PO43- tính theo P) 12 Xyanua (CN-) 13 Asen (As) 14 Cadimi (Cd) 15 Chì (Pb) 16 Crom VI (Cr6+) 17 Tổng Crom 18 Đồng (Cu) 19 Kẽm (Zn) 20 Niken (Ni) 21 Mangan (Mn) 22 Thủy ngân (Hg) 23 Sắt (Fe) 24 Chất hoạt động bề mặt 25 Aldrin LVTHS Khoa học nghiên cứu Clorua (Cl-) hexachloride 26 Benzene (BHC) 27 Dieldrin 28 Tổng Dichloro diphenyl trichloroethane (DDTS) & 29 Heptachlor Heptachlorepoxide 30 Tổng Phenol µg/l 0,2 0,2 0,2 0,2 mg/l 0,005 0,005 0,01 0,02 31 Tổng dầu, mỡ (oils & mg/l 0,3 0,5 1 76 Giá trị giới hạn Thông số TT Đơn vị A B A1 A2 B1 B2 - - - Bq/I 0,1 0,1 0,1 0,1 Bq/I 1,0 1,0 1,0 1,0 2500 5000 7500 10000 20 50 100 200 grease) 34 Tổng hoạt độ phóng xạ β 35 Coliform 36 E.coli Trong đó: mg/l LVTHS Khoa học nghiên cứu Tổng bon hữu 32 (Total Organic Carbon, TOC) 33 Tổng hoạt độ phóng xạ α MPN CFU /100 ml MPN CFU /100 ml A1: sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (sau áp dụng sử lý thông thường, bảo tồn động thực vật thủy sinh; A2: dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt phải áp dụng công nghệ sử lý phù hợp; B1 dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi mục đích khác tương tự; B2 dùng cho giao thơng thủy mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp 77