Nghiên ứu sử dụng phần mềm qual2kw trong quản lý hất lượng nướ một lưu vự sông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TẠ NGỌC HẢI LINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM QUAL2KW TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MỘT LƯU VỰC SÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Hà Nội – Năm 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205210421000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TẠ NGỌC HẢI LINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM QUAL2KW TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MỘT LƯU VỰC SÔNG Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH THÀNH Hà Nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn TS Trịnh Thành Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Bách Khoa Hà Nội không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) Hà Nội, ngày 13 tháng 09 năm 2018 HỌC VIÊN Tạ Ngọc Hải Linh Mục lục LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết ý nghĩa đề tài nghiên cứu II Mục tiêu phương phápnghiên cứu III Nội dung phạm vi nghiên cứu 10 IV Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 10 V Kết cấu luận văn 11 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ MỘT SỐ CƠNG CỤ TRỢ GIÚP Q TRÌNH RA QUYẾT ĐỊNH QUẢN LÝ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 12 1.1 Tổng quan chất lượng nước tầm quan trọng nước KT - XH - MT.12 1.1.1 Chất lượng nước tầm quan trọng nước 12 1.1.2 Hiện trạng chất lượng nước lưu vực sông Việt Nam 14 1.1.3 Nguyên nhân suy thoái khối lượng chất lượng nước lưu vực sông 19 1.1.4 Hậu ô nhiễm nguồn nước 20 1.2 Quản lý lưu vực sơng số mơ hình hóa hỗ trợ cơng tác quản lý lưu vực sông 21 1.2.1 Khái niệm chung quản lý lưu vực sông 21 1.2.2 Một số chương trình quản lý lưu vực sơng điển hình 23 1.2.3 Một số mơ hình hỗ trợ quản lý mơi trường, chất lượng nước 26 1.3 Giới thiệu sông Đào - Nam Định 32 1.3.1 Lưu vực sông Đào - Nam Định 32 1.3.2 Nguồn gây ô nhiễm sông Đào - Nam Định 34 1.3.3 Thực trạng quản lý chất, kiểm sốt nhiễm sông Đào - Nam Định 35 CHƯƠNG II: PHẦN MỀM QUAL2KW VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU37 2.1 Phương pháp nguyên cứu 37 2.1.2 Nguyên tắc phân đoạn sông 37 2.1.3 Cân dòng chảy 39 2.1.4 Đặc điểm thủy lực 39 2.1.5 Thời gian chảy truyền 41 2.1.6 Lan truyền dọc theo sông 41 2.1.7 Cân nhiệt 42 2.1.8 Cân nồng độ 43 2.1.9 Các phản ứng hóa sinh 43 2.1.10 Biến phức hợp 44 2.1.11 Mối quan hệ biến mô hình với liệu 45 2.1.12 Các biến sử dụng mơ hình 47 2.2 Cơ sở hiệu chỉnh liệu mơ hình 49 CHƯƠNG III: ÁP DỤNG MƠ HÌNH QUAL2KW TRONG QUẢN LÝ LƯU VỰC SƠNG ĐÀO – NAM ĐỊNH 52 3.1 Kết thu thập liệu hiệu chỉnh mơ hình 52 3.1.1 Thu thập liệu địa hình, thủy lực, khí tượng thủy văn 53 3.1.2 Tính tốn nguồn nước thải vào sơng Đào – Nam Định 57 3.1.3 Chất lượng nước sông Đào - Nam Định tháng năm 2015 61 3.1.4 Các hệ số động học sử dụng mơ hình 63 3.2 Kết hiệu chỉnh mơ hình chất lượng nước sơng 67 3.3 Ứng dụng mơ hình QUAL2Kw quản lý chất lượng nước lưu vực sông Đào theo kịch 70 3.3.1 Tính tốn mơ hình hóa cho kịch 72 3.3.2 Kết tính tốn mơ hình cho kịch 76 3.4 Đề xuất giải pháp quản lý 79 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 83 Kết luận 83 Những khuyến nghị 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 87 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu oxy hóa sinh học BVMT Bảo vệ môi trường CNN Cụm công nghiệp DO Nồng độ oxy hòa tan Q2K QUAL2Kw KCN Khu công nghiệp KT-XH-MT Kinh tế - Xã hội - Môi trường KT - XH Kinh tế - Xã hội KB Kịch LVS Lưu vực sông QLLVS Quản lý lưu vực sông TCLVS Tổ chức lưu vực sông TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNN Tài nguyên nước TN&MT Tài nguyên môi trường TP Thành phố UBND Uỷ ban nhân dân WHO Tổ chức y tế giới WTO Tổ chức thương mại giới DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Diễn biến giá trị COD sơng Kỳ Cùng phụ lưu giai đoạn 2011 -2015 Hình 1.2 Diễn biến giá trị COD sông khác thuộc LVS Hồng - Thái Bình giai đoạn 2011 -2015 Hình 1.3 Diễn biến tỷ lệ vượt chuẩn số thông số nước mặt LVS Cầu giai đoạn 2011 - 2015 Hình 1.4 Diễn biến hàm lượng Amoni sơng Sài Gịn giai đoạn 2011 - 2015 Hình 1.5 Diễn biến hàm lượng DO sơng Sài Gịn giai đoạn 2011 - 2015 Hình 1.6 Diễn biến hàm lượng COD nước mặt thuộc LVS Mê Công giai đoạn 2011 - 2014 Hình 1.7 Sơ đồ vị trí sơng Đào - Nam Định Hình 2.1 Cách phân đoạn QUAL2Kw cho sơng đơn Hình 2.2 Chia đoạn sơng thành phần tử Hình 2.3 Cân dịng chảy Hình 2.4 Mặt cắt hình thang Hình 2.5: Cân nhiệt đoạn sơng i Hình 2.6 Cân khối lượng Hình 2.7 Mơ hình động lượng q trình lan truyền chất Hình 3.1 Các đoạn sơng Hình 3.2 Nguồn nước chảy vào khỏi đoạn sơng Hình 3.3 Kết mô nhiệt độ kết đo thực Hình 3.4 Kết mơ DO kết đo thực Hình 3.5 Kết mơ NH4 kết đo thực Hình 3.6 Kết mơ BOD5 kết đo thực Hình 3.7 Kết tính DO theo kịch Hình 3.8 Kết BOD5 theo kịch Hình 3.9 Kết NH4+ theo kịch DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các biến mơ hình QUAL2Kw Bảng 3.1 Các liệu địa hình, thủy lực Bảng 3.2 Thơng số đoạn sơng Bảng 3.3 Thống số khí tượng qua năm Bảng 3.4 Chất lượng nước ranh giới thượng nguồn Bảng 3.5 Vị trí nguồn thải so với cuối đoạn sông Bảng 3.6 Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông Bảng 3.7: Nồng độ chất ô nhiễm nguồn thải Bảng 3.8 Chất lượng nước thải KCN 2015 Bảng 3.9 Chất lượng nước mặt LVS Đào – Nam Định Bảng 3.10 Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông Bảng 3.11 Các hệ số động học Bảng 3.12 Giá trị tính tốn RMSE sai số mơ hình thực tế Bảng 3.13 Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông Bảng 3.14 Nồng độ chất ô nhiễm nguồn thải Bảng 3.15 Chất lượng nước thải KCN 2015 Bảng 3.16 Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông giai đoạn 2030 Bảng 3.17 Nồng độ chất ô nhiễm nguồn thải giai đoạn 2030 Bảng 3.18 Chất lượng nước thải theo kịch LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Quản lý tài nguyên Môi tường với đề tài “Nghiên cứu sử dụng phần mềm QUAL2Kw quản lý chất lượng nước lưu vực sơng” kết q trình cố gắng khơng ngừng thân giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, bạn bè đồng nghiệp người thân Qua trang viết xin gửi lời cảm ơn tới người giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc Thầy giáo TS Trịnh Thành trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu cần thiết cho luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt Ln văn Cuối xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác giúp đỡ trình học tập thực Luận văn Hà Nội, ngày 13 tháng 09 năm 2018 HỌC VIÊN Tạ Ngọc Hải Linh MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết ý nghĩa đề tài nghiên cứu Nước nguồn tài nguyên vô quý giá cho sống loài người, nhân tố quan trọng tác động trực tiếp gián tiếp lên hầu hết lĩnh vực kinh tế, xã hội: từ nông nghiệp, công nghiệp, du lịch đến vấn đề sức khỏe Cùng với phát triển kinh tế nay, nước không sống riêng quốc gia mà vấn đề tất tập thể, cá nhân, vùng, khu vực khắp nơi trái đất Song song với phát triển kinh tế người ngày thải nhiều chất thải vào môi trường làm cho chúng bị suy thối nhiễm nặng nề, ảnh hưởng đến mơi trường sức khỏe cộng đồng mà chất lượng nước mối quan tâm hàng đầu, với việc sử dụng tài ngun nước cách không hợp lý dẫn tới nhiều hậu nghiêm trọng ảnh hưởng đến môi trường sống người tồn sinh vật trái đất Có quản lý tốt, kiểm soát nguồn nước sử dụng đầu vào ta làm giảm bớt khắc phục tình trạng nước bị nhiễm Hiện nay, phần lớn chất lượng nước mặt sông, suối, ao hồ nói chung Việt Nam có dấu hiệu suy giảm chất lượng, nguyên nhân suy giảm chủ yếu hoạt động người gây Do đó, cần có đánh giá mơ chất lượng nước mặt thời điểm tương lai để có biện pháp giảm thiểu tác động gây ô nhiễm tới chất lượng nước Sự mô chất lượng nước cơng cụ tốn học nhánh khoa học phát triển, đạt thành công lớn năm gần Các mơ hình tốn học cơng cụ cho tính tốn định lượng áp dụng vào thực tế nghiên cứu mơ chất lượng nước kênh, sơng Để quản lý tốt chất lượng nước cần phải đưa dự báo tình huống, diễn biến chất lượng nước theo thời điểm, vị trí, cố nguy hiểm xảy tương lai Cơng tác dự báo xác cần phải có mơ hình đúng, từ đưa kết dự báo xác tương ứng với kịch xảy Trong thực tế, kết thực nghiệm trực tiếp với kênh sông tự nhiên sử dụng để