Nghiên Ứu Sử Dụng Phần Mềm Qual2K Mô Phỏng Một Số Hỉ Tiêu Hất Lượng Nướ Đoạn Sông Cầu Tại Khu Vự Thành Phố Thái Nguyên.pdf

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Ngµnh c«ng nghÖ m«i trêng Nghiªn cøu Sö dông phÇn mÒm qual2k m« pháng mét sè chØ tiªu chÊt lîng níc cña ®o¹n s«ng CÇ[.]

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội

-

Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: công nghệ môi trờng

Nghiên cứu Sử dụng phần mềm qual2k mô phỏng một

số chỉ tiêu chất lợng nớc của đoạn sông Cầu

tại khu vực Thành Phố Thái Nguyên

Mai thị lộc

Hà nội 2007

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội

-

Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: công nghệ môi trờng

Nghiên cứu Sử dụng phần mềm qual2k mô phỏng một

số chỉ tiêu chất lợng nớc của đoạn sông Cầu

tại khu vực Thành Phố Thái Nguyên

Mã số:

Mai thị lộc Ngời hớng dẫn khoa học: TS Trịnh Thành

Mục Lục

17TMở đầu 3 17T 17TChơng I Tổng quan 7 17T

17T1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu17T 7

17T1.1.1 Điều kiện tự nhiên lu vực sông Cầu17T 7

17THình 1.1 Tổng quan về lu vực sông Cầu17T 7

17T1.1.2 Khí hậu17T 9

17T1.1.3 Chế độ thủy văn17T 10

17T1.1.4 Kinh tế xã hội lu vực sông Cầu17T 10

17T1.1.4.1 Bắc Kạn 1117T 17T1.1.4.2 Thái Nguyên 1117T 17T1.1.4.3 Bắc Ninh 1117T 17T1.1.4.4 Bắc Giang 1217T 17T1.1.4.5 Vĩnh Phúc 1217T 17T1.1.4.6 Hải Dơng 1217T 17T1.2 Chất lợng nớc và các nguồn gây ô nhiễm 1317T 17T1.2.1 Các chất gây ô nhiễm nguồn nớc 1317T 17T1.2.2 Các yếu tố tác động chủ yếu17T 16

17T1.2.2.1 Các yếu tố tự nhiên17T 17

17T1.2.2.1 Các yếu tố có nguồn gốc kinh tế xã hội17T 17

17T1.2.3 Hiện trạng môi trờng nớc lu vực sông Cầu17T 26

17T1.3 Các cơ sở pháp lý phục vụ cho nghiên cứu17T 29

17T1.3.1 Hiện trạng công tác quản lý chất lợng nớc ở Việt Nam17T 29

17T1.3.2 Một số mô hình mô phỏng chất lợng nớc sông17T 30

17TChơng 2: Cơ sở lý thuyết 35 17T 17T2.1 Đặc trng thuỷ lực17T 35

17T2.2 Phơng trình cân bằng dòng chảy 3717T 17T2.3 Phơng trình chuyển tải17T 39

17T2.4 Đặc tính thủy lực17T 43

17T2.4.1 Đập 4317T 17T2.4.2 Đờng cong tỷ lệ17T 45

17T2.4.3 Phơng trình Manning17T 46

17T2.5 Lan truyền dọc theo sông 4817T 17T2.6 Mô hình nhiệt độ17T 48

17T2.7 Mô hình mô phỏng các chất17T 50

17T2.7.1 Các phản ứng hóa sinh17T 50

17T2.7.1.1 Quá trình sinh và tiêu thụ oxy17T 51

17T2.7.1.2 Sử dụng CBOD do quá trình khử ni tơ 5117T 17T2.8 Các biến số của mô hình17T 51

17T2.8.1 CBOD phản ứng chậm (cRs R )17T 52

17T2.8.2 CBOD phản ứng nhanh (cR

fR

)17T 53

17T2.8.3 Nitơ hữu cơ (nR oR ) 17T 54

17T2.8.4 Ni tơ - Amoniac (nRaR) 54 17T 17T 2.8.5 Amoniac không bị ion hóa17T 55

17T2.8.6 Nitrate Nitrogen (nR nR ) 17T 56

17T2.8.7 Photpho hữu cơ (pR oR ) 17T 56

17T2.8.8 Photpho vô cơ (pRi R )17T 57

17T 2.8.9 Chất rắn vô cơ lơ lửng (mRiR) 17T 57

17T 2.8.10 Oxy hoà tan (o)17T 57

17T2.8.11 Bão hoà oxy 5817T 17T2.9 Công thức tính hệ số hấp thụ oxy17T 58

17T2.10 ảnh hởng của các công trình17T 61

17TChơng 3: Cơ sở chuẩn bị dữ liệu 64 17T 17T3.1 Thu thập dữ liệu phục vụ tính toán17T 64

17T3.1.1 Dữ liệu địa hình:17T 64

17T3.1.2 Dữ liệu thủy văn, thủy lực:17T 66

17T3.1.3.17T Dữ liệu chất lợng nớc:17T 17T 66

17T3.2.17T 17TTính toán lu lợng các nguồn gây ô nhiễm.17T 66

17T3.2.1 Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ: 6617T 17T3.2.2 Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên 6717T 17T3.2.3 Nớc thải sinh hoạt của Thành phố Thái Nguyên17T 68

17T3.2.4 Nớc ma chảy tràn trên địa bàn thành phố Thái Nguyên xuống sông Cầu: 6917T 17TChơng 4: ứng dụng tính toán 70 17T 17T4.1 Quá trình tính toán 7017T 17T4.2 Kết quả tính toán17T 72

17TKết luận và kiến nghị 77 17 T 17TKết luận17T 77

17TKiến nghị17T 77

17TTài liệu tham khảo 79 17T

Mở đầu

Hiện nay, các nớc trên thế giới đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trờng nớc Việt Nam là nớc đang phát triển, trong tơng lai các ngành công nghiệp và dịch vụ sẽ phát triển rất mạnh Vì vậy, việc đánh giá mức độ ô nhiễm, để đề ra các biện pháp phòng chống ô nhiễm môi trờng trong đó có ô nhiễm nguồn nớc là cần thiết

Sông Cầu là một nhánh quan trọng của hệ thống sông Thái Bình Sông Cầu và các phụ lu của nó (sông Đu, sông Công, sông Cà Lồ ) tạo nên một tiểu lu vực nằm gọn trong địa bàn sáu tỉnh (Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hải Dơng) Hàng triệu ngời sống trong lu vực đã lấy nớc từ sông Cầu và các phụ lu của nó để phục vụ cho các mục

đích khác nhau Sông Cầu khoảng 30 năm trở lại đây do dân số tăng nhanh cùng với sự phát triển kinh tế của đất nớc nói chung và của lu vực sông Cầu nói riêng đã tác động mạnh đến nguồn nớc Hai bên bờ sông là các khu công nghiệp, khu đô thị, làng nghề, nông nghiệp và các cơ sở sản xuất đã và đang thải trực tiếp nớc thải xuống dòng sông, biến sông thành cống lớn thoát nớc xuống hạ lu

Trớc tình hình đó, công tác quản lý, bảo vệ nguồn tài nguyên nớc,

đặc biệt là chất lợng nớc đang đợc quan tâm Công tác này cần có sự hỗ trợ về mặt khoa học và kỹ thuật, trong đó phơng pháp tính toán sự lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm trong nớc để xác định khả năng chịu tải chất ô nhiễm của nguồn nớc là một trong những công cụ rất quan trọng

Hiện nay đã có rất nhiều mô hình tính toán đợc xây dựng và áp dụng nhiều nơi trên thế giới để mô phỏng các thông số ô nhiễm chất lợng nớc Ngày nay các mô hình tính toán chất lợng nớc ngày càng tiến bộ hơn, cho phép ngời sử dụng có thể áp dụng một cách linh hoạt hơn

y, Trong luận văn nà đề cập đến vấn đề nghiên cứu khả năng ứng dụng tính toán lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm trong sông Cầu của mô hình QUAL2K

1 Phơng pháp tiếp cận :

- Thu thập tài liệu, các số liệu nh địa hình, khí tợng thủy văn, chất lợng nớc

- Thống kê, phân tích, xử lý số liệu đa vào mô hình

- Sử dụng mô hình QUAL2K để mô phỏng các thông số ô nhiễm BOD,

DO, NHR 4 RP

+

P, NOR 3 RP -

P

2 Đối tợng và giới hạn phạm vi nghiên cứu

Thái Nguyên

* Phạm vi nghiên cứu : Việc nghiên cứu một cách toàn diện về chất lợng nớc là vấn đề rất khó khăn và phức tạp, đòi hỏi phải có số liệu quan trắc liên tục, các trang thiết bị hiện đại, có kinh phí và phải có quỹ thời gian đủ lớn mới

có thể hoàn thành đợc Vì vậy, trong khuôn khổ nghiên cứu của luận văn tác giả chỉ tập trung nghiên cứu một số nội dung nh sau :

- Hiện trạng chất lợng nớc trong phạm vi lu vực sông Cầu

- Bớc đầu nhận định về chất lợng nớc sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên

- ứng dụng mô hình lan truyền vật chất trong nớc mặt để mô phỏng và dự báo biến đổi hàm lợng các chất ô nhiễm trong nớc sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên

3 Mục đích nghiên cứu của đề tài

- Tiếp cận các loại mô hình tính toán chất lợng nớc và nghiên cứu ứng dụng phần mềm QUAL2K để tính toán lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm trong sông

- Nghiên cứu tính toán cụ thể sự lan truyền và khuếch tán chất ô nhiễm trên Sông Cầu đoạn đi qua hành phố Thái Nguyên.t

- Đánh giá khả năng đáp ứng yêu cầu quản lý chất lợng nớc của phần mềm QUAL2K và khả năng ứng dụng ở điều kiện nớc ta

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:

- Nghiên cứu đặc điểm Địa chất Địa chất thuỷ văn thành phố - Thái

Nguyên

- Nghiên cứu, tổng hợp xác định một số quy luật phân bố chất lợng nớc

- áp dụng mô hình lan truyền vật chất để nghiên cứu bài toán nhiễm bẩn

5 Các phơng pháp nghiên cứu

Để đạt đợc mục tiêu của đề tài, tác giả đã sử dụng tổng hợp các phơng pháp nghiên cứu sau:

- Phơng pháp thu thập tài liệu:

Thu thập các tài liệu về địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn, hiện trạng khai thác và sử dụng nớc, tài liệu về chất lợng nớc sông Cầu

- Phơng pháp xử lý số liệu: Trên cơ sở, nền tảng các số liệu thu thập, tài liệu

thực địa Các tài liệu đợc tiến hành xử lý bằng các chơng trình chuyên dụng, các phần mềm máy tính nh Mapinfor để lập bản đồ, xử lý số liệu bằng các phơng pháp thống kê toán học, trung bình hoá các số liệu phân tích

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Sơ bộ đánh giá về chất lợng nớc sông Cầu

- Bớc đầu đánh giá hiện trạng phục vụ cho công tác quản lý quy hoạch, khai thác, bảo vệ nguồn nớc trong khu vực và lu vực sông

- Bớc đầu mô phỏng biến đổi chất lợng nớc trong sông.

7 Nội dung của luận văn luận văn đợc bố cục gồm có chơng : 4

- Chơng 1 : Tổng quan

Chơng I Tổng quan 1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.1.1 Điều kiện tự nhiên lu vực sông Cầu

Hình 1.1 Tổng quan về lu vực sông Cầu

Sông Cầu là một trong những sông chính của hệ thống sông Thái Bình với 47% diện tích toàn lu vực Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Tam Tao (đỉnh cao 1326m) chảy qua huyện Chợ Đồn (Bắc Kạn) thị xã Bắc Kạn, Chợ

Mới, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang và điểm cuối cùng là Phả lại, Chí Linh, Hải Dơng Tổng chiều dài của sông Cầu là 288km Hệ thống sông Cầu

có khá nhiều phụ lu và các dòng suối cung cấp nớc cho hệ thống Các nhánh sông chính của lu vực sông Cầu bao gồm Sông Cầu, sông Công, sông

Cà Lồ, sông Ngũ Huyện Khê, sông Nghinh Tờng, sông Đu, sông Chợ Chu, sông Thiếp

Lu vực sông Cầu có dạng trải dài từ Bắc xuống Nam Thung lũng phía thợng lu và trung lu nằm giữa hai cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn - Yên Lạc Phần thợng lu sông Cầu chảy theo hớng Bắc Nam,

độ cao trung bình đạt tới 300 - 400m, lòng sông hẹp và rất dốc, nhiều thác ghềnh và có hệ số uốn khúc lớn (>2,0) độ rộng trung bình trong mùa cạn khoảng 50 đến 60m, 80 100 m trong mùa lũ, độ dốc khoảng > 0,1% Phần -trung lu từ Chợ Mới, sông Cầu chảy theo hớng Tây Bắc Đông Nam trên - một đoạn khá dài sau đó trở lại hớng cũ cho tới Thái Nguyên Đoạn này địa hình đã thấp xuống đáng kể, lòng sông mở rộng, độ dốc cũng giảm chỉ còn khoảng 0 05%, độ uốn khúc vẫn cao,

Hạ lu sông Cầu đợc tính từ Thác Huống đến Phả Lại, từ đây hớng chảy chủ đạo là Tây Bắc Đông Nam, địa hình có độ cao trung bình 10 đến 20m, lòng sông rất r ng 70 đến 150 m và độ dốc giảm đáng kể 0 01%.ộ ,

Lu vực sông Cầu có dạng dài, tổng diện tích đợc xác định là 6030

kmP

2

P, hệ số tập trung nớc đạt 2,1, ịa hình đ đồng bằng chiếm phần lớn diện tích lu vực, độ cao trung bình của lu vực vì vậy cũng khá thấp (190 m) Độ dốc trung bình của lu vực thuộc loại trung bình 16%

Mật độ sông suối trong lu vực sông Cầu thuộc loại cao: 0,95-1,2 km/kmP

sông (km) lu

vực (kmP 2

P)

trung bình LV

trung bình

tập trung nớc

uốn khúc

lới sông

o

PC, vùng cao trên 1.000m, nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 17,5 - 18°C

Nhiệt độ cao nhất trong lu vực đạt đến 40°C (tại Hiệp Hòa - Bắc Giang), còn nhiệt độ thấp nhất là - 1°C (tại Bắc Kạn)

Lu vực sông Cầu là khu vực có lợng ma khá lớn, lợng ma hàng năm vào khoảng từ 1.500 2.700mm Trong lu vực tồn tại một địa phơng- ma lớn đó là Tam Đảo đây lợng ma hàng năm có thể đạt đến 3.000mm ở Vùng ma này kéo dài sang phía Đông qua thành phố Thái Nguyên, với lợng ma năm vợt quá 2.000mm

1.1.3 Chế độ thủy văn

Dòng chảy trên lu vực sông ầu khá C đồng đều Lu vực sông Công

có module dòng chảy vào khoảng 27 30l/s.km- P

2

P, vùng thợng lu sông Cầu (từ Thác Riềng trở lên) có module dòng chảy năm là 22-24 l/s.kmP

2

P thuộc loại trung bình Vùng ít nớc nhất là sông Đu có module dòng chảy năm là 19,5-

23 l/s.kmP

2

P

Dòng chảy năm dao động không đáng kể, năm nhiều nớc chỉ lớn hơn

năm ít n c khoảng 1,8 đến 2,3 lần Hệ số biến đổi dòng đạt khoảng 0,28 ớ

Chế độ dòng chảy của sông Cầu phân biệt thành hai mùa rõ rệt mùa lũ

và mùa cạn Mùa lũ thờng bắt đầu vào tháng 5 6 nh- ng không kết thúc đồng

đều trên toàn bộ lu vực, thông thờng trong khoảng thời gian tháng 9 Lợngdòng chảy trong mùa lũ cũng không vợt quá 75% lợng ớc n cả năm Trong thời gian lũ, các tháng có lợng dòng chảy lớn nhất là 7, 8, 9 lợng dòng chảy chiếm hơn 50% lợng dòng chảy cả năm

Mùa cạn kéo dài từ trong 7 đến 8 tháng lợng dòng chảy chiếm khoảng 18-20% lợng dòng chảy của cả năm Ba tháng cạn nhất là 1, 2, 3 dòng chảy chỉ chiếm 5,6 7,8%.-

1.1.4 Kinh tế xã hội lu vực sông Cầu

Lu vực sông Cầu nằm trên 6 tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dơng và Vĩnh Phúc với tổng diện tích khoảng hơn 3.000kmP

2 P

sự phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh này có tác động không nhỏ đến chất lợng ớc sông ầ khi hầu hết các cơ sở sản xuất hay các khu dân c n C u, trong khu vực này đang sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp sông Cầu là nơi tiếp nhận

nớc thải Bên cạnh đó các quá trình tự nhiên nh  bào mòn, xói lở cũng là những nguyên nhân đáng kể gây nên sự suy thoái chất lợng ớc n của con sông này

1.1.4.1 Bắc Kạn

Bắc Kạn là một tỉnh miền núi đợc tách ra từ tỉnh Bắc Thái năm 1996 Với đa số nhân dân là đồng bào các dân tộc thiểu số sống trên các vùng cao của tỉnh, nền kinh tế thuần nông của Bắc Kạn vẫn thuộc diện khó khăn

Nền công nghiệp của Bắc Kạn cũng ở mức rất thấp so với mặt bằng chung của khu vực, chủ yếu tập trung vào các ngành chế biến lâm sản (đũa tre, giấy )

Trong sáu tỉnh nói trên, Thái Nguyên với diện tích tự nhiên 354.110

ha là tỉnh có diện tích thu nớc lớn nhất và các tác động trực tiếp của hoạt

động kinh tế xã hội của tỉnh lên chất lợng ớc sông Cầu n đáng kể nhất

Tốc độ tăng trởng của khu vực công nghiệp và xây dựng tăng nhanh

và cao hơn mức bình quân chung, khu vực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản có mức tăng chậm hơn nên cơ cấu kinh tế có sự chuyển dịch theo hớng tăng nhanh tỷ trọng khu vực công nghiệp và xây dựng và giảm dần khu vực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản Từ năm 2002 đến nay, tỉnh Thái Nguyên đã có 7 cụm công nghiệp đợc quy hoạch và phê duyệt

1.1.4.3 Bắc Ninh

Bắc Ninh có một nền kinh tế đa thành phần có tốc độ phát triển khá mạnh Các làng nghề tạo nên một nét đặc trng của kinh tế Bắc Ninh Các làng nghề mang tính truyền thống và thành lập một cách tự phát, tuy vậy quy mô của nó rất lớn

Bảng 1.1 Quy mô một số làng nghề khu vực Bắc Ninh

1.1.4.4 Bắc Giang

Nằm cách Hà nội 50km, diện tích tự nhiên 3882kmP

2

P, Bắc Giang có thể coi là một tỉnh thuần nông với 45% GDP là từ nông nghiệp

1.1.4.5 Vĩnh Phúc

Cách Hà Nội 40km, mới tách ra từ tỉnh Vĩnh Phú, Vĩnh Phúc có nền kinh tế rất vững mạnh với tỷ trọng công nghiệp chiếm 50% GDP, nông nghiệp

21,9% và dịch vụ 28,1% Chủ trơng mở cửa đầu t của tỉnh đã thu hút rất nhiều các công ty danh tiếng trên thế giới nh Toyota, Honda đặt cơ sở sản xuất trên địa bàn Trên tinh thần của chủ trơng này các khu công nghiệp sẽ

đợc đẩy nhanh tiến độ xây dựng và đi vào sản xuất trong giai đoạn 2006

-2010

Nông nghiệp: Năm 2005, toàn tỉnh gieo trồng đợc 105.547 ha, bằng 58,5% kế hoạch cả năm, giảm 1,6% so cùng kỳ năm trớc, trong đó lúa chiêm xuân 67.254 ha, bằng 99,6% kế hoạch

Sản xuất công nghiệp: Giá trị sản xuất công nghiệp tháng 5/2005 ớc

đạt 1.020,1 tỷ đồng (giá 1994), tăng 20,5% so với cùng kỳ năm trớc

1.2 Chất lợng nớc và các nguồn gây ô nhiễm

1.2.1 Các chất gây ô nhiễm nguồn nớc

Khi lợng chất thải đa vào nớc quá nhiều, vợt quá khả năng giới hạn của quá trình tự làm sạch tự nhiên của môi trờng nớc thì kết quả là tính chất của nớc bị thay đổi Sự thay đổi tính chất và thành phần của nớc có ảnh hởng xấu đến sinh thái môi trờng nớc và sức khỏe của ngời sử dụng nớc thì đó đợc coi là sự ô nhiễm nớc

Chất gây ô nhiễm có thể do hoạt động của con ngời (chất thải công nghiệp và sinh hoạt) hoặc do các yếu tố tự nhiên tác động Trong môi trờng nớc, cấu trúc hóa học và nồng độ của chúng sẽ quyết định mức độ ô nhiễm của nguồn nớc

Các chất ô nhiễm có thể đợc chia thành 2 nhóm: Các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và các chất ô nhiễm dạng vô cơ

• Các chất ô nhiễm nớc dạng hữu cơ:

Chủ yếu là các chất dễ phân hủy sinh học Do đặc tính không bền, chúng có xu hớng bị oxy hóa thành các dạng đơn giản hơn Quá trình này

ảnh hởng trực tiếp đến hàm lợng oxy hòa tan trong nớc (DO) Các thông

số thờng đợc sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nớc là nhu cầu oxy phân hủy sinh học (BOD) và nhu cầu oxy phân hủy hóa học (COD)

Các chất ô nhiễm dạng hữu cơ có thể từ các nguồn thải sau:

- Nớc thải sinh hoạt: ở đây hầu hết các chất hữu cơ đều có khả năng bị phân hủy sinh học và là tác nhân tiêu thụ oxy trong nớc

- Nớc cuốn trôi bề mặt: hành phần hợp chất hữu cơ rất đa dạng, tùy tthuộc vào đặc tính bề mặt

- Sinh ra do quá trình phát triển – xác chết của động thực vật phù du,

động thực vật đáy là nguồn phát sinh đáng kể các chất dinh dỡng trong các lu vực

- Từ hoạt động sản xuất hoặc sản phẩm của công nghiệp: hông thờng tcác chất hữu cơ dạng này bền, khả năng phân hủy sinh học thấp, gây ô nhiễm nặng nề cho các nguồn nớc Đó là các chất nhiên liệu, chất dung môi hữu cơ, chất màu, thuốc trừ sâu, phụ gia dợc thực phẩm, …

mà nguồn gốc từ các nhà máy thực phẩm, giấy, thuộc da, đồ hộp, hóa chất hoặc do tới tiêu trong nông nghiệp

Một số chất hữu cơ tổng hợp điển hình tồn tại trong tự nhiên gây ô nhiễm môi trờng nớc:

- Hóa chất bảo vệ thực vật nh thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm mốc, diệt loài gặm nhấm, thuốc trừ côn trùng…

- Xà phòng, các chất tẩy rửa và phụ gia là những nguồn tiềm tàng các chất ô nhiễm dạng hữu cơ do có khả năng tạo nhũ tơng, tạo các chất hữu cơ lơ lửng trong nớc

- Các chất hữu cơ tổng hợp khác: Tất cả các chất hữu cơ có trong nớc

đều là những chất tiêu thụ oxy do đặc tính không bền và có xu hớng oxy hóa thành các hợp chất đơn giản Khi chỉ số DO trong nớc thấp, BOD và COD cao chứng tỏ nớc bị ô nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ tiêu thụ oxy

- Các hợp chất hữu cơ hyđrocacbon mạch thẳng hay mạch vòng thông thờng là sản phẩm của dầu mỏ, thâm nhập và làm ô nhiễm nguồn nớc thông qua các quá trình khai thác, vận chuyển, gia công, sử dụng, ảnh hởng của các hợp chất thơm này gây ra mùi rất khó chịu Đối với ngời và thực vật, chúng gây nên các bệnh mãn tính và cấp tính nh ung th, ảnh hởng đến hệ thần kinh trung ơng, mắt, bệnh ngoài da

- Các hợp chất hyđrocacbon đa vòng đợc các hạt keo hấp thụ hoặc bám dính trên các chất hoạt tính bề mặt, do vậy chúng có khả năng tích tụ lớn và cũng có khả năng gây ung th

- Các hợp chất hữu cơ halogen là những chất vô cùng độc hại Các hợp chất này bao gồm: cacbuahydro clorua, polyclorua byphenyl, thuốc trừ sâu chứa clo, các phenol clo, PCDD, PCDF

- Các hợp chất polyclobiphenyl (PCB), đây là những chất ô nhiễm đợc tìm thấy trong các nguồn trên toàn thế giới, thậm chí trong cả các mô tế bào chim và cá Các PCB có độ bền hóa học, nhiệt và sinh học rất cao Nguồn gốc của PCB chủ yếu từ dung dịch lạnh cách điện, làm bông thẩm thấu và sợi amiăng, làm hóa chất dẻo và làm các chất phụ gia cho một số loại sơn êpôxy

- Dầu mỏ và các hợp chất của dầu mỏ: Ô nhiễm nớc do dầu mỏ và sản phẩm của chúng (xăng, mazut, dầu bôi trơn ) thể hiện nh sau:…

+ Làm giảm tính chất lý hóa của nớc (nh thay đổi màu, mùi, vị): Nớc

sẽ có mùi đặc trng khi nồng độ của các sản phẩm của dầu mỏ đạt tới 0,5 mg/l Các tính chất hóa học của nớc sẽ thay đổi mạnh khi nồng độ lớn hơn 100 mg/l

+ Tác động đến quần thể sinh vật: Nớc bị ô nhiễm gây thiệt hại vô cùng

đối với sinh vật có độ nhạy cảm cao, quần thể sinh vật giảm xuống rất nhanh do sự phân hủy của dầu trong cơ thể sống và do lớp váng dầu ngăn cản quá trình trao đổi oxy giữa pha nớc và khí

• Các chất gây ô nhiễm nớc dạng vô cơ:

Có rất nhiều chất vô cơ gây ô nhiễm nớc, tuy nhiên có một số nhóm

điển hình cần lu ý nh sau:

- Các loại phân bón vô cơ: là hợp chất vô cơ mà thành phần chủ yếu là cacbon, hyđro và oxy ngoài ra chúng còn chứa các nguyên tố nh: N, P,

K cùng các nguyên tố vi lợng khác Các loại hóa chất này sẽ đi vào nớc do một phần phân bón bị cuốn trôi khi sử dụng bốc hơi hoặc chuyển hóa thành các dạng khác và lu tồn trong môi trờng Sự d thừa các chất dinh dỡng (phốt phát, muối amoni, ure, nitrat, muối

kali…) gây nên sự phát triển nhanh của một số loài thực vật bậc thấp nh tảo, rong rêu và các thực vật thân mềm Hiện tợng bùng nổ phát triển của tảo hay còn gọi là hiện tợng nở hoa tảo là dấu hiệu nhận biết môi trờng nớc đã bị phú dỡng

- Các khoáng axit: Nguồn gốc chính là từ các mỏ than không còn khai thác FeSR 2 R (có nhiều trong mỏ) là chất bền trong môi trờng thiếu oxy Khi tiếp xúc với môi trờng không khí, có sự tham gia cả vi sinh vật sẽ tạo thành Fe(OH)R 3 Rmàu đỏ là nớc có màu đỏ và HR 2 RSOR 4 R phá hủy cân bằng sinh thái trong nớc

- Cặn: Nguồn phát sinh do xói mòn (chủ yếu), do nớc thải sản xuất , sinh hoạt Các chất cặn đáy thờng ở trong tình trạng yếm khí, tham gia quá trình huyền phù là môi trờng hấp thụ rất tốt, chúng nh là các kho chứa các kim loại nặng nh Cr, Cu, Mo, Ni, Co, Mn… gây độc cho nguồn nớc

- Các nguyên tố vết: Đây là các nguyên tố có rất ít trong nớc, tuy nhiên khả năng gây độc rất cao cho hệ sinh thái và con ngời

Ngoài các nguyên tố vết, các chất phóng xạ cũng là một loại chất gây ô nhiễm rất nguy hiểm, tác động rất lớn đến con ngời và sinh vật và rất khó kiểm soát Đây là loại chất cần đợc đầu t nhiều về khoa học và kỹ thuật trong việc kiểm soát ô nhiễm phóng xạ trong môi trờng nớc

Các chất ô nhiễm ở cả 2 dạng này làm ô nhiễm nguồn nớc theo các phơng diện khác nhau nh lý, hóa hay vi sinh vật

28T1.2.2 Các yếu tố tác động chủ yếu 28T

Nguồn tài nguyên nớc mặt lu vực sông Cầ đang đợc sử dụng khaiu thác với nhiều mục đích khác nhau nh tới tiêu cho sản xuất nông nghiệp, cung cấp nớc cho sinh hoạt, cung cấp nớc cho sản xuất công nghiệp, cho du lịch và một chức năng tất yếu là tiếp nhận chất thải từ tất cả các hoạt động vừa

kể trên

Các yếu tố tác động đến chất lợng nớc lu vực sông Cầu gồm có hai nhóm yếu tố chính là các tác động có nguồn gốc tự nhiên và các tác động có nguồn gốc nhân tạo

- Đặc điểm địa chất thủy văn (ảnh hởng đến sự hình thành các tầng - chứa nớc dới đất và chất lợng nớc dới đất, ảnh hởng đến mối quan hệ tơng hỗ giữa nớc mặt và nớc dới đất);

- Đặc điểm thổ nhỡng (ảnh hởng đến chất lợng nớc phèn và pH);-

- Đặc điểm thảm phủ thực vật tự nhiên (ảnh hởng đến độ bốc hơi bề mặt, đến quá trình bào mò và rửa trôi đất bề mặt, đến khả năng tích nớc n trong mùa khô và hiệu suất dòng chảy trong mùa ma lũ);

- Đặc điểm thủy văn và chế độ dòng chảy vùng hạ lu (ảnh hởng đến

sự xói lở, bồi lắng và tích tụ các vật chất ô nhiễm trong môi trờng nớc)

Hoạt động nông nghiệp:

Lu vực sông Cầu có diện tích hơn 6000kmP

2 P, tổng lợng nớc ớc tính

4200 kmP

3

P Hàng năm con sông này vẫn phục vụ nhu cầu tới tiêu cho hàng vạn ha lúa chiêm, lúa mùa và rau màu các loại và lợng nớc hồi quy chiếm khoảng 65 đến 70% lợng nớc tới Lợng nớc hồi quy cùng với nớc ma rửa trôi mang theo vào nớc khá nhiều các loại hợp chất nh các chất khoáng, mùn hữu cơ, kim loại, dinh dỡng và nhất là hoá chất bảo vệ thực vật các loại

Một điều dễ nhận thấy là hầu hết các khu vực sản xuất nông nghiệp đều nằm cạnh các con sông nhằm tạo thuận lợi cho khâu tới tiêu Vì lẽ đó mà sự xâm nhập của nớc sản xuất nông nghiệp trở nên thờng xuyên hơn và với quy mô rất lớn Một điều đáng lo ngại là việc sản xuất nông nghiệp hiện nay rất phụ thuộc vào các loại phân bón hữu cơ và các loại hoá chất diệt trừ sâu bọ, diệt

cỏ Một vụ lúa hoặc chè (đặc biệt là khu vực Thái Nguyên) trung bình ngời nông dân phun thuốc diệt sâu từ 3 đến 5 lần và phun tổng hợp rất nhiều loại thuốc khác nhau để đề phòng sâu bệnh kháng thuốc Loại nớc (ma, nớc hồi quy) từ các khu vực sản xuất nông nghiệp có khả năng gây phú dỡng nguồn nớc và ô nhiễm hoá chất bảo vệ thực vật, gây nhiễm độc cho hệ sinh thái dới nớc Dạng ô nhiễm này có quy mô rộng khắp và không có điểm

phát sinh rõ ràng

Chất lợng rừng trong lu vực sông Cầu bị xuống cấp nghiêm trọng, nghèo kiệt, độ che phủ thấp không còn khả năng ngăn lũ vào mùa ma và giữ

ẩm cho đất vào mùa khô, dẫn đến tình trạng suy thoái đất, lũ lụt về mùa ma,

hạn hán về mùa khô, biến đổi dòng chảy, xói mòn và bồi lấp lòng sông

Hoạt động công nghiệp

Các hoạt động này tập trung vào hai tỉnh là Thái Nguyên và Bắc Ninh với mật độ cao và đặc tính ô nhiễm rất nặng Tiêu biểu là Thái Nguyên với ngành công nghiệp Giấy và ngành sản xuất sắt thép cơ khí, Bắc Ninh với các làng nghề sản xuất thép cán, nhôm chì và ngành giấy Theo thống kê cha đầy

đủ trên địa bàn lu vực có gần 400 doanh nghiệp Nhà nớc, Trung ơng, địa phơng và hàng ngàn cơ sở t nhân đang hoạt động, gồm hầu hết các loại hình công nghiệp, thủ công nghiệp, làng nghề; và trong các lĩnh vực nh sản xuất năng lợng, khai thác chế biến khoáng sản, luyện kim, hóa chất, vật liệu xây

dựng biến lơng thực, thực phẩm, hàng tiêu dùng v.v

Công nghiệp khai khoáng và chế biến khoáng sản chủ yếu tập trung ở Bắc Kạn và Thái Nguyên Chất thải rắn từ các mỏ than vào khoảng 1,5 triệu

tấn/năm, từ các mỏ sắt 2,5 triệu tấn/năm, tại các mỏ thiếc - - 800.000 tấn/năm Nớc thải rửa quặng chứa nhiều chất độc hại và hàm lợng chất lơ lửng cao (đạt đến 400 mg/l), theo ma hoặc thải t ực tiếp vào sông Cầu r

Công ty Giấy Hoàng Văn Thụ Với đặc trng một ngành sản xuất có chỉ :

số ô nhiễm rất cao, Công ty đã chủ động đầu t xây dựng khu xử lý nớc đồng thời lắp đặt dây chuyền sản xuất mới ngừng hẳn hoạt động của dây chuyền cũ

Hệ thống xử lý nớc thải sản xuất và tái thu hồi bột giấy đợc đa vào hoạt

động đã làm giảm tơng đối lợng chất ô nhiễm cho sông Cầu Tuy nhiên, do lợng thải của Công ty tơng đối lớn, lu lợng nớc sông trong mùa kiệt tơng đối nhỏ nên vẫn còn gây ra ô nhiễm môi trờng trong khu vực

Bảng 1.2 Kết quả phân tích mẫu nớc thải của Công ty Giấy Hoàng Văn

Thụ (phụ lục 82 4, 82 - - 5/KQ- TQBM ngày 31/1/2005)

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Nớc thải qua dây

Nhận xét: Mẫu nớc thải đợc lấy tại nguồn thải chính của nhà máy Bảng

kết quả phân tích cho thấy: nớc thải của nhà máy có khả năng gây ô nhiễm

nớc của nguồn tiếp nhận do BOD và COD cao hơn tiêu chuẩn cho phép TCVN 5945 1995 > 3 lần, đặc biệt là hàm lợng tổng chất rắn lơ lửng rất cao - (cao hơn TCVN 5945 1995 > 6 lần).-

Hình 1.2 Nớc thải từ 2 điểm thải của Công ty Giấy Hoàng Văn ThụCông nghiệp gang thép điển hình là Gang Thép Thái Nguyên với công nghệ đợc đầu t từ những năm 60 của thế kỷ 20 gây ô nhiễm nặng nề đoạn sông Cầu chảy qua Thành phố Thái Nguyên Theo tính toán, Công ty Gang thép thải vào sông Cầu khoảng 1,3 triệu mP

3

P nớc thải với nhiều chất ô nhiễm,

đặc biệt là nớc thải cốc hoá có hàm lợng Phenol và xianua vợt quá giới hạn cho phép hàng trăm lần

Mỗi nguồn nớc thải của mỗi nhà máy có đặc tính khác nhau, nhng do công ty Gang thép cha có hệ thống thoát nớc riêng cho từng loại nớc thải, nên tất cả các nguồn thải nh: nớc thải sản xuất, nớc thải sinh hoạt, nớc ma chảy tràn đều tập trung vào hệ thống cống chung đổ vào suối Cam Giá

từ đó ra Sông Cầu Nh vậy, tại cống chung của các nhà máy là nớc thải hỗn hợp từ các nguồn thải khác nhau Mặc dù đã xử lý ở mức độ nhất định nhng

nói chung nguồn nớc thải này cực kỳ ô nhiễm, đặc biệt trong nớc thải có chứa phenol và các hợp chất hữu cơ chứa mạch vòng là những chất cực kỳ độc với các sinh vật sống với hàm lợng rất cao

* Thành phần nớc thải tại các nguồn

Theo Báo cáo kết quả quan trắc chất lợng môi trờng mới đây Khu công nghiệp Gang thép Lu Xá Công ty Gang thép TN cho- thấy: Các chỉ tiêu

DO, NHR 4 R, CN, Phenol, dầu mỡ BOD, COD, Coliform đều vợt quá TCVN

5942 1995 cột B nhiều lần Hàm lợng chất rắn lơ lửng vợt 2 lần TCVN; Fe vợt 6,9 lần; CN vợt 41 lần; phenol vợt 50,6 lần; COD vợt 5,1 lần; BOD5 vợt 5 lần; dầu mỡ vợt 5,1 lần Nh vậy nớc suối Cam giá đã bị ô nhiễm nghiêm trọng Tại điểm lấy mẫu Phú Bình (Sông Cầu) cách cửa xả của công ty khoảng 15 km giá trị Phenol, dầu mỡ BOD, COD Coliform phân tích đợc vẫn còn vợt TCVN chứng tỏ phạm vi ảnh hởng của nớc thải khu Công nghiệp Lu Xá đến môi trờng nớc mặt là rất lớn

Hình 1.3: Biểu đ ồ chất l ợng nớc thải Công ty gang thép TN

Ghi chú:Hàm lợng TSS mẫu MTN-T6 trên sơ đồ đã đợc giảm đi 10

MTN-T1 Cống thải Công ty

MTN- T2 Cống thải trên đờng Cách mạng tháng 8

MTN-T3 Cống thải của nhà máy Luyện Gang Công ty Gang thép TN- MTN-T4 Nớc thải đã xử lý của nhà máy Cốc hoá

MTN-T5 Cống xả của nhà máy cán thép Lu Xá

MTN-T6 Cống thải nớc rửa nhiên liệu của nhà máy Hợp kim sắt

(Nguồn số liệu: Báo cáo hiện trạng môi trờng tỉnh Thái Nguyên năm 2005)

2004-Kết quả phân tích chất lợng nớc thải cho thấy: phần lớn các chỉ tiêu phân tích về kim loại nặng đều nằm trong giới hạn cho phép Nhng hầu hết các mẫu nớc thải phân tích đều bị ô nhiễm do hàm lợng coliform, phênol, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng và amoniac Đặc biệt là nớc thải của nhà máy Cốc hoá đã qua xử lý nhng hàm lợng amoniac vợt TCCP tới gần 10 lần, phênol vợt 5 lần TCCP

B¶ng 1.3 Níc th¶i khu Gang thÐp Th¸i Nguyªn

Stt ChØ tiªu §¬n vÞ KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu

cèng th¶i chung cña nhµ m¸y

TCVN 5945:1995 cét A

thải của quá trình sản xuất Cốc gây ô nhiễm nghiêm trọng do chứa Phenol, dầu mỡ, amoni với nồng ộ cao vđ ợt TCVN 5945 1995 cột A nhiều lần Hầu -hết các dòng thải này đều đợc xả thải ra sông Cầu

Bên cạnh các cơ sở công nghiệp, trên lu vực sông Cầu còn có khoảng

200 làng nghề các loại (loại hình sản xuất này tập trung chủ yếu ở Bắc Ninh

và Bắc Giang) Liên tục thải các chất độc hại làm suy thoái và ô nhiễm nớc sông Cầu ngày càng trầm trọng Cụ thể, trên địa bàn xã Phong Khê, huyện Yên Phong và khu sản xuất giấy Phú Lâm, huyện Tiên Sơn, Bắc Ninh, hai khu vực này có đến 50 xí nghiệp và 70 phân xởng sản xuất, tạo ra mỗi ngày khoảng trên 3.000 mP

3

P nớc thải chứa các hóa chất độc hại nh xút, chất tẩy rửa, phèn kép, nhựa thông, Javen, lignin, phẩm mầu và hầu hết cha có biện pháp nào để xử lý trớc khi thải

Các làng nghề giấy Phong Khê và Phú Lâm, sắt thép Đa Hội của Bắc Ninh thông qua sông Ngũ Huyện Khê thải ra sông Cầu một lợng rất lớn nớc thải gây ô nhiễm nghiêm trọng nớc con sông này và một đoạn khá dài trên sông Cầu khi nó nhập lu Với nền sản xuất manh mún, công nghệ chắp vá lạc hậu đợc đầu t một cách tự phát và nhất là không có hệ thống xử lý môi

trờng, các làng nghề của Bắc Ninh trở thành một mối đe dọa chất lợng nớc sông Cầu

Một vài số liệu về nớc thải khu vực làng nghề tỉnh Bắc Ninh

Bảng 1.4 Lợng nớc thải từ làng nghề Bắc Ninh

STT Tên làng nghề ĐVT Lợng nớc

thải

Đặc trng ô nhiễm Ghi chú

Công suất: 320.000tấn thép

STT Tên làng nghề ĐVT Lợng nớc

thải

Đặc trng ô nhiễm Ghi chú

(Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trờng tỉnh Bắc Ninh năm 2005)

Trong tơng lai, Khu công nghiệp Sông Công Thái Nguyên, Khu công nghiệp

Đình Trám, Bắc Giang của tỉnh Bắc Giang, Khu công nghiệp Quang Minh của Vĩnh Phúc đợc hoàn thành và i vào hoạt đ động sẽ trở thành nguồn ô nhiễm lớn đe doạ chất lợng nớc sông Cầu

S ự đô thị hoá

Chảy qua hầu hết các thị xã thành phố trung tâm của 6 tỉnh, sông Cầu

và các phụ lu của nó tiếp nhận nớc hải của ngời dân thành thị t và bệnh viện Trong điều kiện các thành phố và thị xã cha hoàn thiện hệ thống thu

gom rác thải, xử lý và thoát nớc cộng thêm sự rửa trôi bề mặt của nớc ma trở thành nguồn ô nhiễm rất lớn và rất phức tạp đến môi trờng ớc ông n sCầu Đời sống nhân dân đợc nâng cao kéo theo sự gia tăng mạnh về khối lợng rác thải sinh hoạt trong khi trình độ công nghệ xử lý chất thải rắn của hầu hết các tỉnh còn khá thấp dẫn đến sự ô nhiễm thứ cấp do nớc rỉ rác gây

ra Cùng với công nghiệp h a và đô thị hóa lu vực sông Cầu, khối lợng chất óthải rắn phát sinh ngày càng gia tăng, bao gồm rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp và rác thải bệnh viện Một phần không nhỏ rác thải trên không

đợc xử lý và đổ bừa bãi ra sông, hồ, ao trong khu vực Theo số liệu thống kê

ở lu vực sông Cầu ớc tính có khoảng 1.500 tấn rác thải trong 1 ngày Đây là

nguồn ô nhiễm tiềm tàng cho nớc mặt và nớc ngầm

Có 35 bệnh viện thuộc các tỉnh có sông Cầu chảy qua, có các bệnh viện lớn tuyến tỉnh và tuyến Trung ơng nh ở Thái Nguyên, Hải Dơng, Bắc Ninh Các công trình xử lý nớc thải của các bệnh viện không hoạt động Toàn bộ rác thải của các bệnh viện nói trên cha đợc phân loại từ nguồn, rác thải mang mầm bệnh độc hại đợc đổ chung với rác thải sinh hoạt, đó là

nguồn gây ô nhiễm nguy hại cho sức khoẻ ngời dân sinh sống ở đây

1.2.3 Hiện trạng môi trờng nớc lu vực sông Cầu

Thờng xuyên tiếp nhận một khối lợng lớn nớc thải (khoảng 300 triệu mP

Việc quan trắc chất lợng ớc sông Cầu đ n ã đợc quan tâm thực hiện

ở các tỉnh thuộc lu vực, kết quả quan trắc cũng phần nào nói lên sự ô nhiễm của sông Cầu Sau đây là một số kết quả đ đạc đợc bởi Trung tâm Quan trắc o

và Bảo vệ Môi trờng Thái Nguyên thực hiện định kỳ (6 lần trong năm) trên sông Cầu và các phụ l đu oạn chảy qua Thái Nguyên

Hình 1.5 Hàm lợng BOD và COD sông Cầu theo thời gian và không gian Các kết quả quan trắc cho thấy sự ô nhiễm của nớc sông Cầu, tại hầu hết các điểm nhu cầu oxy sinh hoá và oxyhoá học đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép đối với tiêu chuẩn loại A cho nớc sông (TCVN 5942 1995) từ 2 đến- 5 lần Các điểm thể hiện sự ô nhiễm rõ nhất là Cầu Mây Phú Bình, Cầu Gia Bảy

- Thành phố Thái Nguyên, Sơn Cẩm Phú Lơng Ngoài ra sự ô nhiễm còn thể hiện ở các chỉ tiêu khác nh dầu mỡ các điểm quan trắc đều phát hiện dầu mỡ với giá trị rất cao nhất là các điểm từ xã Hoà Bình đến đập Thác Huống Hàm lợng dầu mỡ đ đợc tại Cầu Mây Phú Bình vợt tiêu chuẩn (TCVN 5942o -

1995 cột B chất lợng nớc sử dụng cho mục đích khác) từ 1 - 4,1 lần Nguyên nhân chủ yếu là do nớc thải cốc thải ra từ Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên

Sông Công cũng có những biểu hiện ô nhiễm mà nguồn gốc là các hoạt động kinh tế xã hội ven bờ

Hình 1.6 Hàm lợng BODR 5 Rvà COD dọc sông Cầu theo thời gian

Giá trị BOD và COD đều cao h n tiêu ơ chuẩn đối với nớc mặt TCVN

5942 1995 - Đáng lo ngại hơn sự ô nhiễm kim loại nặng nh thuỷ ngân cũng

đã xảy ra đối với môi trờng ớc của sông Công (đ n oạn Phú Cờng - Đại Từ theo suốt dòng chảy về đến thị xã Sông Công và cầu Đa Phúc), vào những thời

điểm ít n c, ớ hàm lợng Hg dao động trong khoảng 5,729 19,46 - àg/l cao hơn TCVN 5942 1995 cột B từ 2,85 - - 61,65 lần và thời điểm nhiều n c dao ớ

động trong khoảng 0,46 - 3,76 àg/l (một số điểm cao hơn TCVN từ 1,45-1,88 lần)

Sự ô nhiễm cũng đợc thể hiện tại các sông nhánh nơi tiếp nhận các nguồn thải công nghiệp Điển hình là khu vực làng nghề bên sông Ngũ Huyện Khê tỉnh Bắc Ninh ở những đoạn sông tiếp nhận nớc thải, các chỉ tiêu ô nhiễm thờng có giá trị rất cao Có thể lấy ví dụ, đoạn sông chảy qua làng nghề sản xuất thép Đa Hội có hàm lợng SS đạt tới 118mg/l , COD đạt tới 40mg/l, và đặc biệt hàm lợng dầu mỡ đạt tới 0,83mg/l, coliform 16.000MPN/100ml

Trớc tình hình đó, cần phải kiểm soát ô nhiễm nớc sông Cầu, trong

đó đánh giá hiện trạng chất lợng nớc phải đợc coi là bớc đi ban đầu để

định hớng và tìm ra các giải pháp thích hợp bảo vệ dòng sông một cách bền

vững Ngoài việc đo giám sát ngời ta còn có thể sử dụng các mô hình toán để mô phỏng tình hình ô nhiễm nớc trong sông theo một định hớng xác định

1.3 C ác cơ sở pháp lý phục vụ cho nghiên cứu

1.3.1 Hiện trạng công tác quản lý chất lợng nớc ở Việt Nam

Trớc thực trạng chất lợng nguồn nớc đang bị suy thoái do sự ô nhiễm, để quản lý bảo vệ tài nguyên nớc khỏi bị ô nhiễm, Nhà nớc Việt Nam đã ban hành Luật Bảo vệ môi trờng (1993) và Luật Tài nguyên nớc (1998) Nghị định số 179/1999/NĐ CP ngày 30/12/1999 hớng dẫn việc thi -hành Luật Tài nguyên nớc; Nghị định số 162/2003/NĐ CP ngày 19/12/2003 -ban hành quy chế thu thập, quản lý, khai thác, sử dụng dữ liệu, thông tin về tài nguyên nớc; Nghị định số 149/2004/NĐ CP ngày 27/7/2004 quy định việc -cấp phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nớc, xả nớc thải vào nguồn nớc và Nghị định số 34/2005/NĐ CP ngày 17/3/2005 quy định về xử phạt vi -phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nớc Các văn bản này đã tạo cơ

sở pháp lý rất quan trọng để thực hiện việc quản lý bảo vệ chất lợng và phòng chống ô nhiễm nguồn nớc Nhà nớc đã từng bớc ban hành các tiêu chuẩn môi trờng, trong đó có tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt (TCVN 5942 200- 5), tiêu chuẩn chất lợng nớc biển ven bờ (TCVN 5943 2005), tiêu chuẩn chất -lợng nớc ngầm (TCVN 5944 2005) để làm cơ sở đánh giá chất lợng nớc -

và kiểm soát ô nhiễm các nguồn nớc

Việc ban hành các văn bản quy phạm pháp luật trong lĩnh vực môi trờng bớc đầu đã đa công tác bảo vệ môi trờng, đặc biệt là bảo vệ chất lợng nớc vào quỹ đạo chung và dần có nề nếp

Tuy nhiên, việc thực hiện các văn bản quy phạm pháp luật trong thực tế vẫn còn một số tồn tại sau:

- Nhiều văn bản hớng dẫn thi hành quan trọng nhng cha đợc ban hành hoặc ban hành quá chậm khiến cho việc thực thi các điều Luật rất khó khăn

- Bộ máy quản lý bảo vệ môi trờng đã hình thành tại các cấp nhng đội ngũ cán bộ quản lý và chuyên môn còn quá ít, nhất là ở các cấp địa phơng khiến cho nhiều khâu của quản lý vẫn bị bỏ qua cha đợc thực hiện

- Tình trạng vi phạm pháp luật trong lĩnh vực môi trờng và tài nguyên nớc cùng với năng lực quản lý cha đợc kiện toàn, cha đáp ứng với

đòi hỏi của sự phát triển bền vững của đất nớc đang là mối quan tâm lớn trong tăng cờng quản lý bảo vệ môi trờng, tài nguyên nớc

- Trên thực tế việc quản lý, kiểm soát chất lợng nớc là công việc rất khó khăn không chỉ riêng đối với các nớc đang phát triển mà ngay cả với các nớc phát triển Do môi trờng nớc là môi trờng tự nhiên rất phức tạp, có nhiều các chu trình biến đổi, các yếu tố hữu cơ, vô cơ liên quan mật thiết với nhau và chịu sự tác động của các quy luật tự nhiên và tác động của con ngời

Mô hình chất lợng nớc đóng vai trò rất quan trọng trong công tác quản lý chất lợng nớc Mô hình chất lợng nớc đợc sử dụng trong công tác quản lý tổng hợp nguồn nớc từ lập kế hoạch tới đánh giá hiệu quả kiểm soát, đảm bảo cho chất lợng ổn định lâu dài và các biện pháp đa ra hợp lý Nói cách khác, mô hình chất lợng nớc là công cụ tối cần thiết, đảm bảo tính tối u cho hệ thống quản lý tổng hợp chất lợng nớc

1.3.2 M ột số mô hình mô phỏng chất lợng nớc sông

Để mô phỏng đợc chất lợng nớc sông, phải có một mô hình đúng

đắn để mô tả đúng bản chất các quá trình xảy ra và giải đợc các phơng trình của mô hình Công việc này thờng đợc thực hiện thông qua các phần mềm

do các công ty hoặc tổ chức có uy tín thiết lập Phần sau đây sẽ giới thiệu nội dung cơ bản của một số mô hình, phần mềm đang đợc sử dụng rộng rãi

Mô hình Streeter Phelps cải tiến mô tả thêm thành phần nhu cầu oxy do phân hủy trầm tích lòng kênh và một số thành phần khác tạo chu trình phức tạp hơn

- Khoa Công chính, Đại học Công nghệ thành phố Delft (TU Delft)

Bộ phần mềm Duflow Model Studio (DMS) có 3 module:

- Ma, dòng chảy RAM

- Thủy lực học dòng chảy không ổn định 1 chiều và chất lợng nớc DUFLOW

- Mô hình dòng chảy ngầm MODFLOW

Module Thủy lực học dòng không ổn định 1 chiều và chất lợng nớc DUFLOW đợc ứng dụng để mô phỏng chất lợng nớc sông, kênh Việc xây dựng mô hình thủy lực là tiền đề của mô hình chất lợng nớc Mô hình thủy

động lực Duflow dựa trên cơ sở hệ phơng trình Saint-Venant cho dòng chảy không ổn định một chiều cho sông kênh

Hệ phơng trình đợc giải bằng phơng pháp sai phân ẩn 4 điểm,

dùng sơ đồ 4 điểm Preissman

• Mô hình chất lợng nớc MIKE 11:

MIKE 11 là gói phần mềm kỹ thuật chuyên môn để mô phỏng chế độ dòng chảy, chất lợng nớc và vận chuyển bùn cát ở cửa sông, sông, hệ thống kênh mơng và các dạng thủy vực khác do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng

Mô hình MIKE 11 có thể giải quyết các bài toán sau:

- Mức vợt lũ trong trờng hợp có lũ và vị trí xảy ra lũ

- Các biện pháp kiểm soát lũ

- Tính toán thời gian chất ô nhiễm sẽ tác động đến môi trờng nớc có sự thay đổi tải lợng chất ô nhiễm

- Xác định vị trí lắng đọng trầm tích và những biến đổi hình thái học lòng sông

- Xác định vị trí trên sông có hàm lợng chất ô nhiễm cao nhất sau khi tiếp nhận nguồn thải ô nhiễm

• Phần mềm QUAL2E:

Mô hình QUAL2E đợc xây dựng dựa trên cơ sở phơng trình vi phân bậc nhất do Streeter-Phelps lập nên Phơng trình mô tả tải lợng các chất hữu cơ, tốc độ phân hủy và tốc độ tiêu thụ oxy Mô hình đợc sử dụng để dự báo nồng độ các chất ô nhiễm

QUAL2E mô phỏng dòng chảy 1 chiều trong mạng lới sông, kênh Mạng sông, kênh chia thành nhiều nhánh và mỗi nhánh chứa nhiều phần tử tính toán Mạng có các điểm biên, điểm hợp lu và các điểm nhập lu Mô hình QUAL2 E thiết lập với giả thiết dòng chảy trong sông, kênh ở trạng thái

Phần mềm QUAL2E có khả năng mô phỏng tới 15 chỉ tiêu chất lợng nớc (DO, BOD, nhiệt độ, rong tảo, N hữu cơ, Amoniac, Nitrate Nitrite, photpho hữu cơ, photpho hòa tan, coliform, thành phần dễ phân hủy và 3 thành phần khó phân hủy)

• Phần mềm QUAL2K: là phiên bản mới của QUAL2E chạy trên môi trờng Microsoft Windows đợc viết bằng Fortran 90 và có một số

điểm mới hơn so với chơng trình QUAL2E

- Phân đoạn: với Qual2E hệ thống đợc phân thành các đoạn có kích thớc bằng nhau còn của Qual2K thì kích thớc các đoạn có thể thay

- Các dòng nớc cặn có chứa oxy hòa tan và các chất dinh dỡng đợc - mô phỏng tại chỗ Đó là các dòng oxy (SOD) và dinh dỡng đợc mô phỏng nh là hàm của các chất hữu cơ dạng hạt lắng, các phản ứng với các dòng cặn, và nồng độ của các dạng hòa tan trong nớc

- Mô hình mô phỏng tảo đáy kèm theo

- Sự tiêu thụ ánh sáng đợc tính nh là hàm của tảo, chất rắn và chất rắn vô cơ

- Mô phỏng cả độ kiềm và tổng cacbon vô cơ pH đợc tính dựa vào hai thành phần này

- QUAL2K cho phép chỉ ra nhiều thông số động học

Ngoài ra mô hình yêu cầu bộ dữ liệu đầu vào không quá phức tạp phù hợp với điều kiện không có khả năng đáp ứng các dữ liệu đòi hỏi đo đạc với

kinh phÝ lín ë níc ta hiÖn nay C¸c phÇn tr×nh bµy sau cña luËn v¨n sÏ m« t¶ chi tiÕt h¬n vÒ m« h×nh nµy

Chơng 2: Cơ sở lý thuyết 2.1 Đặc trng thuỷ lực

ực Mô hình giới thiệu sông là một chuỗi các đoạn Các tính chất thủy l

ổn định theo chiều dài sông (nh chiều rộng đáy, độ dốc) Các đoạn đợc

đánh số theo thứ tự từ đầu sông của sông chính Lu ý cả các nguồn điểm (point sources) và nguồn phân bố (non point sources) và các điểm lấy nớc -

đợc đặt ở bất kỳ vị trí nào dọc theo sông

Đối với hệ thống có các phụ lu, các đoạn đợc đánh số bắt đầu từ số 1

ở đầu nguồn của sông chính Tại chỗ nối với phụ lu, đánh số đợc tiếp tục tại các điểm nhập lu Quan sát thấy rằng, cả nhánh chính và các nhánh phụ đợc

đánh số liên tục theo thứ tự tơng ứng với các đoạn Lu ý rằng các nhánh chính của hệ thống (nhánh chính và phụ lu) đợc xem nh là các đoạn Sự phân đoạn này quan trọng bởi vì phần mềm đa ra các đồ thị đầu ra của mô hình

Chơng trình Qual2E giả thiết rằng chế độ dòng chảy ổn định, hay

trong ó đ : (Qx)R i R là tổng lợng nhập vào hoặc ra khỏi đoạn yếu tố tính toán đó

Phơng trình cân bằng dòng chảy ổn định đợc thực hiện đối với mỗi

đoạn của mô hình đợc viết nh sau:

QR i R = QR i-1 R + QR in,i R – QR out, i R 2.2) (

QR

out,i R

- tổng dòng chảy lấy ra từ đoạn thứ i [mP

3 P/ngày]

psi - tổng số nguồn điểm của đoạn i

nps,i,j R - dòng chảy vào phân bố của đoạn i [mP

3 P/ngày], npsi - tổng số nguồn phân bố đoạn i

Tổng dòng ra do lấy nớc đợc tính nh sau:

2.4) (trong đó:

QR out,ij R - dòng ra tại điểm thứ j từ đoạn thứ i (mP

3

P/ngày)

pai - tổng số nguồn lấy nớc điểm từ đoạn thứ i

QR npa,ij R - dòng ra tại nguồn phân bố thứ j của đoạn i (mP 3

P/ngày) npai - tổng số nguồn lấy nớc phân bố từ đoạn thứ i

Các nguồn phân bố và các điểm lấy nớc đợc mô hình hóa nh là các nguồn đờng Nh trong hình 2.3, nguồn phân bố hoặc điểm lấy nớc đợc phân thành các điểm bắt đầu và kết thúc Dòng chảy của nó đợc phân bố nh hình vẽ:

Hình 2.3: Phân bố dòng chảy nguồn phân bố trong đoạn

2.2 Phơng trình cân bằng dòng chảy

Phơng trình cân bằng dòng chảy ổn định đợc thực hiện đối với mỗi

đoạn của mô hình nh sau:

QR i R = QR i-1 R + QR in,i R – QR out, i R 2.5) (

trong đó:

QR i R - dòng chảy ra từ đoạn thứ i vào đoạn thứ i + 1 (mP 3

QR

out,i R

- tổng dòng chảy lấy ra từ đoạn thứ i [mP

3 P/ngày]

QR

nps,i,j R - dòng chảy vào phân bố của đoạn i [mP

3 P/ngày], npsi - tổng số nguồn phân bố đoạn i

Tổng dòng ra do lấy nớc đợc tính nh sau:

2.6) (trong đó QR out,ij R - dòng ra tại điểm thứ j từ đoạn thứ i (mP 3

P/ngày) pai - tổng số nguồn lấy nớc điểm từ đoạn thứ i

QR npa,ij R - dòng ra tại nguồn phân bố thứ j của đoạn i (mP 3

P/ngày) npai - tổng số nguồn lấy nớc phân bố từ đoạn thứ i