Luận văn thạc sĩ Quản lý tài nguyên và môi trường: Ứng dụng mô hình toán trong đánh giá rủi ro chất lượng nước sông Sài Gòn (khu vực trạm bơm Hòa Phú)

TÊN ĐÈ TÀI:UNG DUNG MÔ HÌNH TOÁN TRONG ĐÁNH GIÁ RỦI RO CHAT LƯỢNG NƯỚC SÔNG SÀI GÒN KHU VỰC TRẠM BƠM HÒA PHÚNHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ:Đánh giá được thực trạng diễn biến chất lượng n

MAI THANH TUYEN

Chuyên ngành : Quản lý Tài nguyên & Môi trường

MãNsànhh : 60 8501 01

TP HO CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016

Cán bộ cham nhận xét 1: Tiến sỹ Tran Minh Chí

Cán bộ chấm nhận xét 2: Tiến sỹ Nguyễn Quốc Bình

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa DHQG Tp.HCM ngày

25 tháng 01 năm 2016.

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ bao gồm:1 Phó Giáo sư Tiến sỹ Phùng Chí Sỹ - Chủ tịch hội đồng2 Phó giáo sư Tiến sỹ Trương Thanh Cảnh - Ủy viên3 Tiến sỹ Trần Minh Chí — Phản biện I

4 Tiến sỹ Nguyễn Quốc Bình — Phản biện 25 Tiến sỹ Đặng Vũ Bích Hạnh — Thu ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: MAI THANH TUYẾN MSHV: 7140502Ngày, tháng, năm sinh: 28/12/1991 Nơi sinh: Tp.HCMChuyên ngành: Quản lý Tài nguyên & Môi trường Mã số : 60.85.10

I TÊN ĐÈ TÀI:UNG DUNG MÔ HÌNH TOÁN TRONG ĐÁNH GIÁ RỦI RO CHAT LƯỢNG

NƯỚC SÔNG SÀI GÒN (KHU VỰC TRẠM BƠM HÒA PHÚ)NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nhiệm vụ:Đánh giá được thực trạng diễn biến chất lượng nước và nghiên cứu ứng dụng kết quảmô phỏng từ mô hình toán vào đánh giá rủi ro chất lượng nước sông Sài Gòn (khuvực trạm bơm Hòa Phú), từ đó đề xuất một số giải pháp ứng phó rủi ro, phục vụchương trình cấp nước an toàn

Nội dung:- _ Tổng quan về lưu vực sông Sài Gòn.- Banh giá hiện trạng môi trường nước và diễn biến chất lượng nước sông

Sài Gòn (khu vực trạm bơm Hòa Phú).- _ Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11 vào đánh giá diễn biến chất lượng

nước sông Sai Gon.- _ Đánh giá rủi ro chất lượng nước sông Sài Gòn và đề xuất một số giải pháp

ứng phó rủi ro, đảm bảo chương trình cấp nước an toàn dựa vào kết quảquan trắc và kết quả chạy mô hình toán mô phỏng

II.NGAY GIAO NHIEM VU: 6/7/2015

Tp.HCM ngày 07 tháng 3 năm 2016CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TS Nguyễn Hồng Quân

TRƯỞNG KHOAQUAN LÝ TÀI NGUYÊN & MOI TRƯỜNG

(Họ tên và chữ ký)

hoàn thành Luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dân, hỗ trợ tận tình từ các thaycô giáo, hội đồng bao vệ dé cương luận văn, gia đình, đồng nghiệp va ban bè Vớilòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

TS Nguyễn Hong Quân - người thay kính mén đã hết lòng hướng dẫn và dạybao, định hướng hỗ trợ cho tôi trong suốt quá trình học tập, tìm hiểu, nghiêncứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Các anh chị trong Viện Môi trường và Tài nguyên - ĐHỌG Tp.HCM đã hỗ trợtôi về công tác thu thập số liệu, kỹ thuật và tìm hiểu các thông tin liên quan đếnnoi dung nghiên cứu.

Quý thay cô Khoa Moi trường và Tài nguyên — Trường Dai học Bách khoa —ĐHỌG Tp.HCM những người đã luôn ân can, tận tình dạy dỗ và truyền datkiến thức cũng như kỹ năng cần thiết cho tôi trong suốt quá trình học tập vàthực hiện dé tài

Các anh chi đồng nghiệp hiện dang công tác tại Phong Quản lý Chất lượngnước thuộc Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn TNHH MTV (SAWACO) đã tạomọi điều kiện thuận lợi trong thời gian tôi thực hiện luận văn

Gia đình va bạn bè đã luôn ung hộ, sẻ chia và giúp đỡ tôi trong suốt quá trìnhhoc tap và nghiên cứu tại Truong Dai học Bách khoa — ĐHỌC Tp.HCM.Với kiến thức còn hạn hẹp, trong quá trình xây dựng luận văn không tránh khỏinhững sai sót và hạn chế, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ quý thaycô dé bài luận được hoàn thiện hơn

Cuối cùng tôi xin gởi lời chúc sức khoẻ và những gì tốt đẹp nhất đến các thầycô trong nhà trường, trong khoa, những bậc cha mẹ, anh chị đông nghiệp đáng kínhva toàn thé các ban bè tại trưởng Đại Học Bách Khoa Tp.HCM

Tp Hô Chí Minh, ngày 07 tháng 3 năm 2016

Học viên

Mai Thanh Tuyên

(khu vực tram bơm Hoa Phú)” đã ứng dung mồ hình thủy động lực học truyền chấtMIKE 11 dé mô phỏng chất lượng nước sông Sài Gòn Bên cạnh đó, tiến hành quantrắc số liệu tại 04 vị trí Tám Tắt, Hòa Phú, Bà Bếp, Phú Cường để đánh giá diễn biếnchất lượng nước sông Sài Gòn khu vực xung quanh trạm bơm Hòa Phú Về phần môhình toán, đề tài mô phỏng theo kịch bản mô phỏng chất lượng nước vào mùa khô(tháng 3 — tháng 4) giai đoạn năm 2010 — 2012, số liệu biên và nguồn thai được tríchra từ mô hình hạ lưu hỗ Dau Tiếng.

Kết quả đạt được là đánh giá được hiện trạng chất lượng nước sông Sài Gòn qua sốliệu quan trắc được vào năm 2015 và đánh giá diễn biến chất lượng nước dựa vào sốliệu thu thập được từ 2010 — 2015 Số liệu mô phỏng từ mô hình được sử dụng đểđánh giá rủi ro chất lượng nước sông Sài Gòn đối với việc cấp nước an toàn cho Nhàmáy nước Tân Hiệp theo phương pháp đánh giá rủi ro bán định lượng Kết quả đánhgiá rủi ro từ số liệu mô phỏng năm 2010 — 2012 được so sánh với kết quả đánh giárủi ro từ số liệu thực đo trong cùng giai đoạn, từ đó đánh giá được khả năng ứng dụngmô hình toán vào công tác đánh giá rủi ro thay cho phương pháp trước đây còn mangtính chủ quan Kết quả phần nào đánh giá được chất lượng nước của lưu vực sông SàiGòn khu vực ảnh hưởng lớn đến công tác thu nước của Nhà máy nước Tân Hiệp vàđưa ra một sô giải pháp, kiên nghị đê xuat.

Toàn bộ kêt quả và sô liệu thực hiện luận văn đêu hoàn toàn chính xác và trung thựcvới nội dung của dự án đã thực hiện.

Tôi xin cam đoan răng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện nội dung luận văn đã đượccảm ơn và các thông tin trích dan trong luận văn đều đã ghi rõ nguôn goc.

Học viên thực hiện luận văn(ký và ghi ro tên)

Mai Thanh Tuyển

DANH MỤC BÁNG - <5 % << 0 9 v08 89800540 ivDANH MỤC HÌNHH 5° ° <9 9 9 9 1 9 90595 9x2 VDANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TU VIET TAT <5 s2 sesssses vii\//962710055 — 84.1 Phương pháp tong quan tai liệu và thu thập số liệu 12

4.2 Phuong pháp khảo sát fhực dia œ6 < S55 S9S99999999685588666999666 12

4.3 Phuong pháp lấy mẫu, phân tích - << << se se sesesesesesesesess«e 124.4 Phuong pháp mô hình hóa co 6G G5599 9.909099666699595968886888666666 134.5 Phương pháp xử lý và phân tích số liệu (phương pháp đánh giá chấtii 0/1077 nnn.ốốỐốỐốỐốỐố.ố.ố.ố.ố 134.6 Phuong pháp đánh Gia ru FO co 66555599 999996666959595968886666966666 146.I Y nghĩa khoa hỌọC -œ-œ-scsss << << eseseseseseseseseseseseee 166.2 Y nghĩa thực tiễn œs << << << esesEsesesesesesesesessee 176.3 Tính mới của để tài s 5s < se se se 3939 S9E3955.S9E9E59591030591s056 17CHƯƠNG 1 TONG QUANN 5-55 sSs 993929 3939 3959 3055 3059105985059890590 181.1 TONG QUAN DIEU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VUC SONG SAI GÒN.181.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên wo ccecescesececcescecevecscecessevevecsceseeseeees 181.1.2 Hé thong cấp nước sông Sài GOn ecceccccccsessesesessesesessesesesseseseeseseseesesee 211.2 TONG QUAN NHA MAY NUOC TAN HIEP (TRAM BOM HOA PHU)VA CHƯƠNG TRINH CAP NƯỚC AN TOÀN 5- 55s csecsessesscsee 231.2.1 _ Tống quan nhà máy nước Tân Hiệp (tong quan, công nghê) 231.2.2 | Ngu6n nước thô và công trình thu của nhà máy nước Tân Hiệp (giai đoạnII 231.2.3 Chương trình Cấp nước an toàn của Nhà máy nước Tân Hiệp 251.3 TONG QUAN TÀI LIEU NGHIÊN CỨU 2 5s 5 sss<ss 251.3.1 Các nghiên cứu trên Thế giới về ứng dụng mô hình toán vào đánh giá chấtlƯỢnØ THƯỚC - Gv 25

1.3.2 Các nghiên cứu trên trong nước về ứng dụng mô hình toán vào đánh giáchất lượng THƯỚC -. - ¿6 + S621 E915 E1 111115151511 11 71151511 11111115 1111111111101 cv 27CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRANG CHAT LƯỢNG NƯỚC SÔNG SAIGON KHU VỰC TRAM BOM HÒA PHU 2 2s 2 ssssesssssese 302.1 HIỆN TRANG CHAT LƯỢNG NƯỚC SÔNG SAI GÒN 302.1.1 Đánh giá hiện trang chất lượng nước sông Sài GON - 30

2.1.2 Tinh hình xâm nhập mặn sông Sài Ciồn - -s S1 re 492.2 NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHIEM VA CÁC NGUỎN TÁC ĐỘNG DENCHAT LƯỢNG NƯỚC SONG SAI GÒN 5-° 5-5 5 5 cssssscssssssesseee 492.2.1 Anh hưởng của các yếu tố tự nhiên đến chất lượng nước sông 502.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố con người đến chat lượng nước sông 552.2.3 Ảnh hưởng của hiện trạng chất lượng nước sông Sài Gòn đến cấp nước antoàn của Tram bơm Hòa Phú - E223 3311111111 1111111111111 1 xxx xrs 60CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO ĐÁNHGIÁ DIEN BIEN CHAT LƯỢNG NƯỚC SONG SAI GON (KHU VỰC TRAMBOM HOA PHU) u cccccscscssscssssssssssssssssscscscssssssssssesesessssssssssssssesesssessssssssssssasecesenes 623.1 TONG QUAN UNG DUNG MO HÌNH TOÁN TRONG ĐÁNH GIÁCHAT LƯỢNG NUOC o- <5 5 << << s33 9 99 9 9 9 3 3 39 5 sesese 623.1.1 Một số mô hình toán ứng dụng trong đánh giá chất lượng nước 623.1.2 Cơ sở lựa chọn mồ hình MIKE Ï Ï' -< << <<<<<<<<<<+<ssssssssss 623.1.3 _ Tống quan mô hình MIKE Ì 2- - 25552 +E+E+E£E+xeEezxrrererrrree 653.2 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 VÀO DANH GIÁ DIEN BIEN CHATLƯỢNG NƯỚC SONG SAI GON (KHU VUC TRAM BOM HOA PHÚ) 683.2.1 _ Xây dựng các điều kiện biên và thông số dau vào phục vu mô hinh 683.2.2 Hiệu chỉnh mô hình MIKE l - ¿2-5 2E £E£E+E££E+EeErErEersrexee 723.2.3 Kiểm định mô hình - SE 318v EE 312v cv gen ree 733.2.4 Chay MIKE 11 mô phỏng dự báo chất lượng nước trong điều kiện hiệnri“ cttaaÓ5 753.2.5 Kết quả mô phỏng chat lượng nước - + 2s 5s+s5s+s+xezezx+xerscxee 75

CHUONG 4 ĐÁNH GIA RỦI RO CHAT LƯỢNG NƯỚC SONG SAI GON VADE XUAT CAC GIAI PHAP CAP NUOC AN TOAN CHO NHA MAY NUOCTAN 0:110) ga 5 814.1 TONG QUAN PHƯƠNG PHAP ĐÁNH GIÁ RỦI RO CHAT LƯỢNGNNƯỚC 5-2 HH tr trrgtrdenTepTeorderrdeordke 814.1.1 Khái niệm -Ă Ăn kh 814.1.2 Phuong pháp ma trận đánh giá mức dO rủi rO «<< s+<<<< «s2 824.1.1 Phuong pháp đánh giá rủi ro ban định lượng - 5555 55 5<<<<<<<<2 854.2 KET QUA ĐÁNH GIÁ RỦI RO CHAT LƯỢNG NƯỚC 8642.1 Kết quả đánh giá rủi ro bang phương pháp ma trận rủi ro - 864.2.2 Sắp xếp ưu tiên các rủi ro và đánh giá các biện pháp kiểm soát 8742.3 Kế hoạch cải thiện va chương trình quan lý rủi 10 eee 9]4.2.4 Đánh giá rủi ro ban dau chat lượng nước sông Sai Gòn đôi với cap nước antoàn cho Nhà máy nước Tân Hiệp bang Phương pháp bán định lượng 954.3 NHỮNG SỰ COO NHIÊM CÓ THE XAY RA VÀ GIỚI HAN MAT AN(97.00498090 0101900200227 1004.4 DBE XUẤT GIẢI PHAP UNG PHO RỦI RO, DAM BAO CHƯƠNGTRINH CAP NƯỚC AN TOÀN 5- << 5< se SsessEsEsesseseEsessesessesersee 105

4.4.1 Các giải pháp chung - «cọ 0n ke 105

44.2 Các giải pháp cụ thé cho một số nguy cơ rủi ro có thể xảy ra 106CHƯƠNG 5 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 5-55 5s s2 sssssese 1085.1 KET LUẬN <<s sư xsesesesetesesesesee 1085.2 KIÊN NGHỊ, -5- 5-2 S5 Sex ssesesesesesesesesee 108TAT LIEU THAM KHAO 2° 5° << s£ se 42s se seEeessvsesessrxee 1103;10850 9.1177 Ô 1133;1085096:.01127 Ô 1273;108509001577 Ô 137LY LICH TRÍCH NGAINGG -2-< << << s4 se EsEsEssesevseserseseree 140

DANH MỤC BANG

Bang 2.1 - Ước tính tải lượng nguôn thải nông nghiệp trên lưu vực sông Sài Gòn đếnnăm 20200 ¿6 S423 15152311 521115151111511 111511111511 11 1511111111 1111 1111111111017 11 L0 58

Bang 2.2 — Tải lượng các nguồn ô nhiễm thải vào lưu vực sông Sài Gòn 60

Bang 3.1 — Bảng so sánh ưu điểm, nhược điểm của các mô hình thủy lực 62

Bang 3.2 - Bang so sánh kết qua và quy chuan QCVN 08:2008/BTNMT 80

Bang 4.1 — Bảng đánh giá tần suất ô nhiễm - 2-2-5 5252 22+E+E+£z£z£szxccee 82Bang 4.2 — Ma trận đánh giá mức độ rủi ro: (a) Đánh giá theo mức độ thấp, trungbình (TB) cao; (b) Đánh giá theo giá trị quy đổi giữa tần suất va tác động 83

Bang 4.3 — Bang dé xuất thang điểm đánh giá mức độ rủi ro của chất lượng nước190i0 86/00 a - 85

Bang 4.4 — Mối nguy hại nguồn nước SONg ececcsesesesessesesesesesessesesessssesesseseseesesen 86Bang 4.5 — Biện pháp kiểm soát theo nhóm wu tiên - +25 5s<+c2£2£s+szs+2 88Bảng 4.6 — Các kế hoạch cải thiện được áp dụng và duy trì «<<<s 91Bang 4.7 - Két qua danh gia rui ro chat lượng nước tại vi tri Tam Tắt 96

Bang 4.8 - Kết qua đánh giá rủi ro chat lượng nước tai vị trí Hòa Phú 96

Bang 4.9 - Kết quả đánh giá rủi ro chất lượng nước tại vị trí Bà Bếp 97

Bang 4.10 - Két qua danh gia rui ro chat lượng nước tại vi tri Phú Cuong 97

Bang 4.11 — Bang tông hợp hệ sô rủi ro cao các tram quan trac nước sông Sài GònBang 4.12 — Các mối nguy hai tác động dé nguồn nước sông Sài Gòn 100Bảng 4.13 — Các giải pháp kiểm soát và ứng phó đối với các nguy cơ, rủi ro có thểxảy ra cho nguôn nước sông Sal GON G0 ke 106

Hình 1.2 — Hệ thống lưu vực sông Sài Gòn - + ¿©22+c+cS22E2EcEsEcrrererree 24Hình 2.1 — Giá tri pH trung bình tại các điểm quan trac sông Sài Gòn năm 2015 3 l

Hình 2.2 — Giá trị pH trung bình tháng tại điểm quan trắc Hòa Phú năm 2015 31

Hình 2.3 — Nong độ oxy hòa tan trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 32

Hình 2.4 — Độ đục trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 - s5: 33Hình 2.5 — Tổng chất ran lơ lửng trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 34

Hình 2.6 — Diễn biến độ đục trung bình giai đoạn 2010 - 2015 -«- 34

Hình 2.7 — Giá trị EC trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 36

Hình 2.8 — Độ mặn trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 5s: 36Hình 2.9 — Độ mặn trung bình tại các điểm quan trac năm 2010 - 2015 37

Hình 2.10 — Nitrat trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 - - 38

Hình 2.11 — Nitrit trung bình tại các điểm quan trac năm 201 5 - 38

Hình 2.12 — Ammonia trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 39

Hình 2.13 — Diễn biến nồng độ Ammonia trung bình năm 2010 - 2015 40

Hình 2.14 — Nông độ photphat trung bình tại các điểm quan trac năm 2015 40

Hình 2.15 — Nông độ BODs trung bình tại các điểm quan trac năm 2015 41

Hình 2.16 — Nông độ COD trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 42

Hình 2.17 — Nông độ Sắt trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 42

Hình 2.18 — Nông độ Nhôm trung bình tai các điểm quan trac năm 2015 43

Hình 2.19 — Diễn biến nồng độ Sắt trung bình năm 2010 - 2015 44

Hình 2.20 — Nông độ Mangan trung bình tại các điểm quan trac năm 2015 45

Hình 2.21 — Diễn biến nồng độ Mangan trung bình giai đoạn 2010 - 2015 45

Hình 2.22 — Coliform tại các điểm quan trắc trên sông Sai Gòn năm 2015 46

Hình 2.23 — E Coli tại các điểm quan trắc trên sông Sài Gòn năm 2015 47

Hình 2.24 — Nông độ Chi trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 46

Hình 2.25 — Nông độ Dong trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 46

Hình 2.26 — Nông độ Kém trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015 49

Hình 2.27 — Phân tầng theo chiều sâu nước do nhiệt độ bề mặt nước cao dẫn đến

nông độ oxy hòa tan ở tầng sâu nước thấp, ảnh hưởng đời sống thủy sinh 52

Hình 3.1 — Sơ đồ vị trí các mặt cắt va số liệu editor mạng sồng 69

Hình 3.2 — Edit mặt Cắt - - s11 1112191 3E 1111 111 1H11 ng ngu rke 70Hình 3.3 — Lưu lượng xả từ hồ Dau Tiếng trong giai đoạn từ năm 2000 — 2012 71

Hình 3.4 — Số liệu mực nước tại cầu Bình Phước năm 2010 - 2012 - 72

Hình 3.5 — Mực nước mô phỏng và thực đo năm 2005 tại trạm Thu Dầu Mot 73

Hình 3.6 — Mực nước mô phỏng và thực đo năm 2008 tai tram Thu Dầu Mot 74

Hình 3.7 — Kết quả kiểm định thủy lực năm 2009 tại tram Thủ Dau Mội 74Hình 3.8 — Phân bố nồng độ ô nhiễm BOD cao nhất - 5-5-2552 5scscs+szszx2 76Hình 3.9 — Phân bố nồng độ ô nhiễm Ammonia cao nhất - 2555555: 77Hình 3.10 — Phân bố nồng độ 6 nhiễm Nitrate cao nhất - 2-2 2555: 78Hình 3.11 — Phân bố DO trung bình - ¿2 52222 £E+E+E£EEEeEErErkererererreee 79

BODCLNCODĐBSCL

DBPs

DOKCNKCXKHCNATQCVNWQIWHO

DANH MUC THUAT NGU VA TU VIET TAT

Biến đổi khí hậuBiological Oxygen Demand — Nhu cầu oxy sinh hóaChất lượng nước

Chemical Oxygen Demand — Nhu cau oxy hóa họcDong băng sông Cửu Long

Disinfection by-products - Sản phẩm phụ quá trình khử trùngDissolved Oxygen - Oxy hòa tan

Khu công nghiệpKhu chế xuấtKế hoạch cấp nước an toànQuy chuẩn Việt NamWater Quality Index — Chỉ số chất lượng nướcWorld Health Organization - Tổ chức Y tế Thế giới

— Hiện nay Việt Nam có trên 240 nhà máy nước đô thị hoạt động Riêng ở thànhphố Hồ Chí Minh ước tính đến năm 2015, nhu cầu sử dụng nước sạch lên đến 2.490.000m3/ngày và 3.495.000 m3/ngày đến năm 2025, trong đó lay từ nguồn nước mặt chiếm84.5% Đôi với khu vực Thành phố H6 Chí Minh, nhu cau khai thác nước từ nguồn nướcsông Sai Gòn là 600.000 m?/ngay và từ nguồn nước sông Đông Nai là 1.650.000 m?/ngaytính đến năm 2015 [1] Là một nguồn tài nguyên thiên nhiên hữu hạn, nước đóng vai tròđặc biệt quan trọng, là điều kiện thiết yếu cho sự tôn tại và phát triển của tự nhiên, conngười, kinh tế và xã hội Tuy nhiên, nguồn tai nguyên nước có thé sử dụng đang dan cạnkiệt, khả năng tái tạo giảm do ảnh hưởng của tốc độ khai thác và hoạt động của conngười Chất lượng nguồn nước suy giảm dẫn đến hậu quả chung chính là sức khỏe conngười bị ảnh hưởng nghiêm trong, gây tốn thất lớn cho các ngành sản xuất kinh doanh,ảnh hưởng đến phát triển kinh tế.

— Việc gây ô nhiễm nguồn nước sông do nhiều nguyên nhân, do tự nhiên và nguồnnhân tạo, trong đó các nhóm hoạt động chiếm tải lượng cao gây ô nhiễm nguồn nước đólà hoạt động xả thải của khu cụm công nghiệp và hoạt động xả nước thải sinh hoạt củangười dân Nông độ ô nhiễm tại nơi tiếp nhận nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phéplàm suy giảm số lượng va chất lượng nguồn nước mặt Bên cạnh đó, sông Sai Gòn tiếpnhận nước thai từ các khu công nghiệp (KCN) dau nguồn, việc này ảnh hưởng khôngnhỏ đến chất lượng nước tại khu vực hạ nguồn, đặc biệt là trạm bơm nước thô Hòa Phú.Hoạt động sinh hoạt của người dân dẫn đến việc nguồn nước sông Sài Gòn phải tiếpnhận một lượng nước thải sinh hoạt với tải lượng tương đối cao Ngoài yếu tố nhân tạo,chất lượng nước có sự thay đổi theo mùa, đặc biệt vào mùa khô, lượng nước đồ về từthượng nguồn giảm khiến cho mức độ ô nhiễm tại hạ lưu sông tăng cao, chất lượng nướcbị ảnh hưởng nhiều Tinh trạng biến đổi khí hậu (BDKH) làm ảnh hưởng đến tính 6n

cấp của tải nguyên nước về lượng và chất.— Nhà máy nước Tan Hiệp thu nước từ sông Sai Gòn tại tram bơm nước thô HòaPhú, với công suất hiện tai là 300.000 m3/ngày, là một trong những nhà máy nước xử lýnước đô thị chính, cung cấp nước cho khu vực phía Tây và Tây Nam của Thành phố HỗChí Minh Tuy nhiên, đến nay nhà máy nước Tân Hiệp vẫn chưa hoạt động hết công suấtthiết kế do những thay đổi bat thường về chất lượng nước, diễn biến phức tạp theo chiềuhướng xấu dan di, ảnh hưởng đến việc cung cấp nước sạch cho lưu vực.

— Chịu áp lực môi trường từ nhiều nguồn tác động, từ năm 2002 đến nay đã có nhiềusự cố môi trường xảy ra trên sông Sài Gòn [2], điển hình như:

e Tháng 12/2002: ô nhiễm chất hữu cơ nghiêm trọng, dẫn đến tình trạng cá chếthàng loạt trên sông.

° Tháng 3/2005: nhiễm mặn nghiêm trọng khiến nha máy nước Tân Hiệp phảingưng hoạt động tạm thời.

e Nam 2007: nước bị ô nhiễm nặng, nồng độ Mn tăng gấp 4 lần, nồng độAmmonium tăng gấp 10 lần và tong Coliform tăng gấp 30 lần so với khảo sátnăm 2005 Ngoài ra, chất lượng nước còn phải đối mặt với tình trạng độ đụccao, pH thấp và bị nhiễm mặn trong mùa khô

e Đặc biệt, sự cô vỡ đập chứa nước thải của công ty San Miguel Pure FoodsViệt Nam vào tháng 7/2009 gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước, đe dọaan toàn cấp nước cho nhà máy nước Tân Hiệp Kết quả phân tích mẫu nướcthai từ hồ chứa có nồng đồ ô nhiễm rat cao COD vượt tiêu chuẩn 263.8 lần,SS vượt tiêu chuẩn 165.6 lần, tong nitơ vượt 44.6 lần, đỉnh điểm là nồng độammonia tăng đến 3 mg/l, cao nhất đo được trên sông Sài Gòn từ khi nhà máynước Tân Hiệp hoạt động.

— Những con số trên cho thay sự quan trọng của công tác đánh giá rủi ro, phát hiệnkip thời các sự cô và giải pháp ứng phó Công tác đánh giá chất lượng nước và cap nướcan toàn trở thành van dé quan trọng và được quan tâm hàng dau của ngành cấp nước.Việc đánh giá rủi ro chất lượng nước nước sông Sài Gòn khu vực trạm bơm nước thôHòa Phú trong tình hình ảnh hưởng của BĐKH và mực nước biến dâng là rất cần thiết.— Đánh giá rủi ro, đánh giá chất lượng nước này đóng góp vảo công tác dự báo, từđó đưa ra các giải pháp từ phòng ngừa cho đến xử lý giải quyết, nhằm có thể ứng phókịp thời và hợp lý với các biến động bất ngờ của chất lượng nước Tuy nhiên, việc tínhtoán mô phỏng sự ô nhiễm nước sông rất phức tạp, bao gồm nhiều quá trình phức tạp đòihỏi phải có một công cụ đủ mạnh mới có thể giải quyết được yêu cau đặt ra và tính ứngbiến cao Đây là đoạn sông có khả năng bị ảnh hưởng nhiều do ô nhiễm nguồn nướcsông Sài Gòn, ảnh hưởng bởi chế độ bán nhật triều, chế độ thủy văn thủy lực phức tạp,chưa có nhiều nghiên cứu đầy đủ về vẫn đề chất lượng nước cũng như về việc ứng dụngcác mô hình hiện đại để mô phỏng, tính toán van còn hạn chế.

— Với sự phát triển của công nghệ thông tin, các mô hình toán ứng dụng ngày càngđược phát triển nhanh Các mô hình trở thành công cụ phục vụ đặc lực cho lĩnh vực quảnlý tài nguyên và môi trường Kế thừa những thành tựu và kỹ thuật sử dụng mô hình toántrong đánh giá chất lượng nước trong khu vực cần được quan tâm xem xét

— Đề tài nghiên cứu “Đánh giá rủi ro chất lượng nước sông Sài Gòn — khu vựcTrạm bơm Hòa Phú (cấp nước cho nhà máy nước Tan Hiệp), phục vụ chương trìnhcấp nước an toàn ” được thực hiện nhằm ứng dụng công nghệ hiện đại chính là mô hìnhtoán MIKE 11 để mô phỏng và tính toán chế độ thủy lực cũng như chất lượng nước sôngSài Gòn ở khu vực trên, hỗ trợ công tác đánh giá rủi ro trong cấp nước an toàn cho Nhàmáy nước Tân Hiệp Kết quả nghiên cứu có thể cung cấp cái nhìn cụ thể hơn về diễnbiến, kịch bản ô nhiễm và nguy cơ đối với chất lượng nước, góp phân cải thiện công tácquản lý nguồn nước phục vụ trong tương lai được tốt hơn

2 MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU— Đánh giá thực trạng và rủi ro về chất lượng nước sông Sài Gòn tại khu vực trạmbơm Hòa Phú (cấp nước cho Nhà máy nước Tân Hiệp) bằng cách ứng dụng thành côngmô hình toán trong mô phỏng chất lượng nước.

— Đề xuất một số giải pháp ứng phó thích hợp, phục vụ chương trình cấp nước antoàn.

3 NOIDUNG NGHIÊN CỨU

— Nội dung nghiên cứu được đề ra với mục đích đạt được mục tiêu nghiên cứu củađề tài Bài nghiên cứu gồm một số nội dung chính như sau:

° Tổng quan về luu vực sông Sài Gòn và một số tài liệu nghiên cứu về ứng dụngmô hình toán trong đánh giá chất lượng nước

e — Đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước sông Sài Gòn (khu vựctrạm bom Hòa Phú) thông qua việc đánh giá các nguon gây ô nhiễm và ảnhhưởng đến cấp nước an toàn của Nhà máy nước Tân Hiệp

e = Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11 vào đánh giá diễn biến chất lượngnước sông Sài Gon (khu vực trạm bom Hoa Phu) dựa vào các số liệu thu thậpđược và các số liệu phân tích chat lượng nước (vật lý, hóa học, vi sinh) trong

phạm vi nghiên cứu.e — Đánh giá rủi ro chất lượng nước sông Sài Gòn và dé xuất một số giải pháp

ứng phó rủi ro, dam bảo chương trình cấp nước an toàn dua vào kết quả chạymô hình toán mô phỏng diễn biến chất lượng nước:

+ Đánh giá chất lượng nước giai đoạn 2010 đến 2015 dựa vào số liệu quantrắc thực đo

+ Nghiên cứu đánh giá thí điểm một số chỉ tiêu chất lượng nước giai đoạn2010 — 2012 dựa vào kết quả mô phỏng của mô hình toán

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUPhương pháp tong quan tài liệu và thu thập số liệu— Thu thập thông tin, tong hợp tài liệu liên quan đến đặc điểm điều kiện tự nhiên,hiện trạng diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Sài Gòn.

— Kế thừa các số liệu quan trắc nước sông Sài Gòn từ bộ dữ liệu quan trắc của tỉnhBình Dương, kết hợp cùng số liệu trong quá trình vận hình tại trạm bơm Hòa Phú giaiđoạn 2010 — 2014 và khảo sát, phân tích bồ sung trong năm 2015

Phương pháp khảo sát thực địa— Thu thập thông tin hiện tại của trạm bơm Hòa Phú và các vi trí khảo sát, lây mẫu.Khảo sát các nguồn gây ô nhiễm chính, các thông số can quan trắc như: thông số thủyvăn, hóa lý cơ bản có thé đo nhanh tại hiện trường

— Khảo sát, chụp ảnh tư liệu hiện trường, ghi nhận hiện trạng thực tế tại khu vựckhảo sát.

Phương pháp lay mẫu, phân tích— Thời gian lấy mau: mẫu được lẫy định ki 1 lần/tháng, vào tuần thứ 2 mỗi tháng.Thời gian lay mẫu khảo sát kéo dài từ thang 1 đến tháng 11/2015, đảm bảo có nhữngmau đại diện được cho mùa mưa (Tháng 5 — tháng 11) và mùa khô (Tháng 12 — tháng4).

— Vị tri lấy mẫu: Lay mẫu khảo sát bỗ sung tại 04 vị trí doc sông Sài Gòn, trongkhu vực xung quanh trạm bom Hòa Phú dé đánh giá thực trang chất lượng nước

— Quy trình lấy mẫu: tuân thủ đúng Thông tư số 10/2007/TT-BTNMT (ngày22/10/2007) về hướng dẫn bảo đảm chất lượng và kiểm soát chất lượng nước trong quantrac môi trường Do nhanh các thông số như nhiệt độ, pH, DO tại hiện trường bằng máyđo cầm tay HACH

— Phân tích chất lượng nước: Đề tài đánh giá các thông số hóa lý của chất lượngnước như: độ đục, độ màu, nhiệt độ, chất ran lơ lửng (SS), oxy hòa tan (DO), pH, độ

kiềm, độ cứng, độ mặn, độ dẫn điện (EC), ammonia (N-NHs), nitrit (NO), nitrat (NOs),photphat (NO+ở), sunfua (S”), sunfat (SO4”), nhu cầu oxy sinh hóa (BODs), nhu cầu OXyhóa hoc (COD), các chỉ tiêu kim loại như sắt (Fe), mangan (Mn), đồng (Cu), chi (Pb),nhôm (Al), kẽm (Zn); riêng tại vi trí họng thu tram bom Hòa Phú còn phân tích thêm cácchỉ tiêu vi sinh như Coliform, E Coli.

Phương pháp mồ hình hóa— Các bước triển khai mô mình hóa môi trường trong đề tài bao gồm:

e Thu thap số liệu đầu vào (mạng lưới sông, mặt cắt, thủy văn, chất lượng

nước).e Xây dựng mô hình thủy lực (bao gồm hiệu chỉnh và kiểm định thủy lực).e Xây dựng mô hình chất lượng nước (bao gồm hiệu chỉnh và kiểm định chất

lượng nước).e Xây dựng các kịch bản mô phỏng.e Tinh toan cac kich ban.

Phương pháp xử ly va phân tích số liệu (phương pháp đánh giá chat lượngnước)

— Kết hợp số liệu quan trắc, số liệu khảo sát thực địa từ trạm bơm Hòa Phú, các sốliệu từ phương pháp thu thập tài liệu, dùng chương trình Excel dé xứ lý số liệu, hiển thiở dạng đô thị, biểu đỗ, cung cấp một cái nhìn tổng quát về diễn bién chất lượng nướctrong giai đoạn 2010 — 2015.

— Từ kết quả đánh giá sơ bộ trên, tiến hành đánh giá tong hợp chất lượng nước WOIso sánh với với QCVN 08:2008/BTNMT — Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượngnước mặt Kết hợp kết quả chạy mô hình thủy động lực học MIKE 11, tiễn hành phântích xu thé diễn biến chất lượng nước trong tương lai

— Tổng hợp các kết qua sau khi phân tích, dé xuất các kịch bản đánh giá rủi ro vàkế hoạch ứng phó phù hợp

Phương pháp đánh giá rủi ro— Nhận diện các moi nguy hại: dựa vào tài liệu ghi chép thực tế các sự cô của hệthống cấp nước do trạm bơm Hòa Phú trong quá trình vận hành ghi lại và kết quả môphỏng của mô hình với các kịch ban 6 nhiễm khác nhau dé dự đoán các mối nguy hại cóthé xảy ra.

— Đánh giá rủi ro các mối nguy hại: theo mức độ tác động va tan xuất xảy ra dựatrên các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro, kinh nghiệm thực tế và kết quả từ mô hình mô phỏng.Áp dụng phương pháp phân tích rủi ro bán định lượng (ma trận rủi ro) để xác định mứcđộ rủi ro cho từng mối nguy hại

5 PHAM VINGHIEN CỨU— Sông Sài Gòn khu vực trạm bơm Hòa Phú đóng vai trò quan trọng trong việc cung

cấp nước nguén cho Nhà máy nước Tân Hiệp để xử lý nước mặt, phân phối nướcsạch cho khu vực phía Tây và Tây Nam Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quận6 và quận 6 (hai khu vực khan hiém nước) [3] Phạm vi quan trắc là khu vực xungquanh trạm bơm Hòa Phú, từ chân cầu Phú Cường đến rạch Tám Tắt

Hình 0.2 — Pham vi mô hình tính toán khu vực thượng nguồn sông Sài Gon6 TINH MỚI VÀ Ý NGHĨA KHOA HỌC, THUC TIEN

Ý nghĩa khoa học— Đánh giá được rủi ro chất lượng nước của sông Sài Gòn — khu vực trạm bơm Hòa

Phú qua việc phân tích số liệu chất lượng nước cũng như ứng dụng mô hình tíchhợp trong tính toán các nguôn thải và chất lượng nước thuộc phạm vi nghiên cứu

Ý nghĩa thực tiễn— Trước khi lập chương trình cấp nước an toàn cho nhà máy nước Tân Hiệp, việc

đánh giá rủi ro chất lượng nước một cách cụ thể tại khu vực trạm bơm Hòa Phúlà rất cần thiết, giúp dự báo và hạn chế những sự cô bất ngờ ngay từ giai đoạn thunước vào, giảm nguy cơ của sự cô và gánh nặng cho các giải pháp ứng phó trongtrường hợp không hay bat ngờ xảy ra

Tính mới của đề tài— Dù đã có nhiều nghiên cứu đánh giá về ảnh hưởng của biến đối khí hậu cũng như

những thay đối về chất lượng nước nguồn, cụ thé là nước sông Sài Gòn, tuy nhiênvẫn chưa có nghiên cứu nào về khu vực trạm bơm Hòa Phú, một trong những vitrí thu nước có ảnh hưởng trực tiếp đến công tác cấp nước

— Việc đánh giá rủi ro chất lượng nước sông Sài Gòn băng phương pháp mô hìnhtích hợp chất lượng nước có xét đến BĐKH, mực nước dâng cụ thé cho một khuvực vẫn là một nghiên cứu mới, những tiên để của những nghiên cứu trước cầnđược kế thừa và ứng dụng rộng rãi hơn cho những đối tượng cụ thé, như trong bainghiên cứu này là trạm bơm Hòa Phú.

CHƯƠNG 1 TONG QUAN1.1 TONG QUAN DIEU KIEN TU NHIEN KHU VUC SONG SAI GON

1.1.1 Dac điểm điều kiện tự nhiênTAI Vị trí dia lý

— Lưu vực sông Sài Gòn có vị trí địa lý nằm trong khoảng toa độ từ 10,759 đến 11,9°độ vĩ Bac và từ 106,2° đến 106,8° độ kinh Đông Sông Sài Gòn bắt nguồn từ lưu vực caonguyên Hớn Quang, tỉnh Bình Phước chảy qua địa phận tỉnh Binh Duong, Thành phốHỗ Chí Minh rồi hợp lưu với sông Đồng Nai ở mũi Đèn Đỏ

— Các vị trí tiếp giáp của lưu vực sông Sài Gòn:e — Phía Bắc giáp: Campuchia

e Phía Nam giáp: lưu vực sông Nhà Bè.e Phía Đông giáp: lưu vực sông Bé và lưu vực sông Đồng Nai.e Phia Tây giáp: lưu vực sông Vàm Co Đông.

— Lưu vực sông Sài Gòn là một lưu vực rộng, hạ lưu của hồ Dầu Tiếng (địa phậnViệt Nam là 4710 km2, chảy ngang qua Thành phố Hồ Chí Minh trên một đoạn 15km(trong khoảng 280km chiêu dài dòng chính) và đồ ra sông Nhà Bè tại mũi Đèn Đỏ, hợplưu với sông Đồng Nai Từ Thủ Dầu Một đến cửa sông Sài Gòn độ rộng chừng 100 —200m, khá sâu ở khu vực gan cửa sông, lưu lượng trung bình vào khoảng 54 m?/s, độ

sâu có chỗ tới 20m

1.1.1.2 Dac điểm dia hình— Nhìn chung địa hình tương đối bằng phăng, ít phức tạp, độ dốc không lớn và cóđộ cao giảm dân từ phía Đông Bắc xuống phía Tây Nam Trong đó, địa hình chủ yếu làđịa hình dang bang phang, cao xen đồng băng hep (55%), tiếp theo là dang dò đôi ở khuvực phía Bắc (25%) và dạng trũng thấp khu ven sông Sài Gòn (20%)

1.1.1.3 Đặc điểm dia chất - thé nhưỡng

— Lưu vực sông Sài Gòn là khu vực có cơ cau đất rất phong phú, có thé kế đến cácnhóm đất chính như sau:

e — Nhóm đất phù sa: phân bỗ dọc theo sông suối, chủ yếu thuộc địa phan tinhTây Ninh và Thanh phố H6 Chí Minh, diện tích gần 15 000 ha, chiếm hơn3%.

e Nhóm đất xám: chiêm khoảng 80% diện tích tự nhiên, tập trung phân bố ởtỉnh Bình Dương và Tây Ninh với diện tích khoảng 264 208 ha, chiếm tỷ lệhơn 50% so với các loại đất khác

e Ngoài ra còn có dat đỏ vàng, dat phèn và đất than bùn chủ yếu ở tỉnh BìnhDuong và Thành phố Hỗ Chí Minh

1.1.1.4 Dac điểm hệ thông sông ngòi— Lưu vực sông Sài Gòn là một lưu vực sông lớn với tổng chiều dài dòng chính lênđến 280 km Sông Sài Gòn hợp lưu với sông Đồng Nai, đồ ra sông Nhà Bè Sông SàiGòn và sông Vàm Cỏ cũng được nối với nhau bằng các con kênh khá lớn như Rach Tra,Thái Mỹ, Kênh Đôi — Kênh Te, Ngoài ra, sông Sai Gòn còn có các chi lưu chính nhưsông Thị Tính, lưu vực Tống Lê Chân, Cầu Dây

— Khu vực thượng nguồn của sông Sai Gòn có các con rạch như rach Tra, rạch Rễ,rạch Trảng Bàng, Khu vực hạ nguồn có các hệ thống kênh rạch như: Tham Lương —Bến Cát — Vam Thuận, Tân Hóa — Lò Gốm — Ong Buông — Bến Nghé, Tàu Hu - KênhĐôi — Kênh Tẻ, Nhiéu Lộc — Thi Nghè Các hệ thống kênh rạch này đóng vai trò tiêuthoát nước cho khu vực Thành phố Hỗ Chí Minh và là các nguôn tiếp nhận những lượngchat thải rat lớn

1.1.1.5 Đặc điểm khí hau — khí twong— Lưu vực sông Sài Gòn là khu vực bao gồm các dia phận chính, gồm Tây ninh,Thanh phố Hỗ Chí Minh, Bình Duong và Bình Phước Khu vực này có khí hậu nhiệt đớigió mùa, cận xích đạo Nhiệt độ trung bình năm dao động từ 27 — 28°C Trong đó, nhiệt

độ trung bình cao nhất vào các tháng 4 đến tháng 5, từ 28 — 29°C và thấp nhất từ 25 —26°C vào tháng 12 đến tháng 1 Nhiệt độ có thé xem là ít biến động lớn qua các tháng.— Hằng năm khí hậu của lưu vực sông Sài Gòn có thể chia thành hai mùa rõ rệt:mùa mưa và mùa khô Cường độ mưa lớn, lượng mưa trung bình khoảng 2163 mm/nămvà phân bố không đồng đều trong năm Vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11), lượngmưa đạt cao nhất vào các tháng 9 và 10 Trong khi đó, vào mùa khô (từ tháng 12 đếntháng 4), lượng mưa đạt thấp nhất vào các tháng 1 và 2.

— Lưu vực sông Sài Gòn chịu ảnh hưởng của gió mùa mùa đông, gió mùa mùa hèvà gió tín phong Tốc độ gió trung bình từ 1,4 m/s trở lên và có thé cao nhất đạt đến 4m/s.

— Chế độ thủy văn của các sông suối thuộc lưu vực sông Sài Gòn chịu sự tác độngcủa dòng chảy thượng nguồn và chế độ mưa Chế độ dòng chảy trên khu vực cũng diễnbiến thay đối theo không gian và thời gian, hình thành hai mùa lũ và mùa kiệt rõ rang vàcó sự phân bố dòng chảy không déu giữa các khu vực

e Mua lũ bắt đầu sau mùa mưa 02 thang, kéo dài khoảng 5 tháng (từ tháng 7 —tháng 11) Tổng lượng dòng chảy trong thời gian mùa lũ chiêm khoảng 70%tong lượng dòng chảy của năm Tốc độ dòng chảy khá lớn, có thé đạt đến 2 —3 m/s Ngoài ra, vào mua lũ, nước từ thượng nguồn như nước xả từ hồ DầuTiếng kết hợp với nước xả từ hồ Trị An và ảnh hưởng của triều cường dẫnđến hiện tượng ứ nước tại một số khu vực hạ lưu sông Sài Gòn, biểu hiện làmột số nơi đất thấp của Thành phố Hỗ Chí Minh bị ngập, đặc biệt là vào thờiđiểm đỉnh triều Vào mùa mưa, lưu lượng nước sông lớn dan, do đó ít chịu sựảnh hưởng từ thủy triều

e Mia kiệt bắt đầu từ tháng 12 và kéo dài đến tháng 4, 5 năm sau Dòng chảytrong mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 16% lượng dòng chảy năm Nguồn nướcsông trong mùa kiệt rất nghèo nan, có nơi bị khô can và tình trạng kéo daitrong 1 đến 2 tháng Tại những vùng hạ lưu sông Sài Gòn chịu ảnh hưởng của

mùa kiệt rất lớn, đặc biệt là việc sử dụng nước nguồn bị hạn chế Lượng nướcngọt từ hỗ Dau Tiếng xả về ít kèm theo triều biên Đông xâm nhập mặn nêndẫn đến xâm nhập mặn ngày càng sâu Vào mùa kiệt, do lưu lượng của cácdòng sông nhỏ nên thủy triều tiễn vào sâu.

— Thượng nguồn có ảnh hưởng rat lớn đến chế độ thủy văn và chất lượng nước củalưu vực sông Sài Gòn, đặc biệt là chế độ vận hành của hồ Dau Tiếng Hệ thống côngtrình thủy lợi hồ Dầu Tiếng thuộc địa phận các tỉnh Tây Ninh, Bình Phước, Bình Dương,Long An và Thành phố Hồ Chí Minh Theo Quyết định số 137/2000/QD-BNN-QLNngày 18/12/2000 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn [4], những nhiệm vụ chínhcủa hệ thống thủy lợi hỗ Dau Tiếng là:

° Tạo nguồn mở rộng cho các dự án vùng hạ lưu.e Cấp nước cho khu tưới Tân Hưng

e Cp nước cho nhà máy đường với lưu lượng 1 m⁄s.e Cap nước tự chảy cho địa phận Tây Ninh (52 800 ha) và huyện Củ Chi thuộc

Thành phố Hỗ Chí Minh (12 000ha).e Cap nước tạo nguồn ôn định cho hạ nguồn, gồm các tỉnh Tây Ninh, Long An,

Bình Dương.e _ Xả nước xuống sông Sài Gòn vào mùa kiệt.e Cấp nước cho nhà máy nước Thành phố Hồ Chí Minh (lưu lượng 7,3 m/s).— Vào mùa khô, khi lưu lượng dòng chảy giảm đi đáng kể, nếu hồ Dầu Tiếng khôngxả nước điều tiết thì dòng chảy sông sẽ rất thấp làm cho xâm nhập mặn tăng theo Độmặn tăng cao, chất lượng nước không đảm bảo cho việc lẫy nước của nhà máy nước TânHiệp.

1.1.2 Hệ thống cấp nước sông Sài Gòn— Hệ thong cấp nước Cấp nước thành phé Hỗ Chí Minh có thé phân chia danh địnhthành các hệ thống thành phan gồm day đủ ba yếu tố: nguồn nước, các nhà máy xử lý

nước và mạng lưới câp nước Trong đó, hai hệ thông câp nước chủ yêu là hệ thông câpnước sông Đông Nai và sông Sài Gòn.

Hỗ Phước HòaHỗ Dâu Tiếng

' Thủ Đức

340.000 m?/ngd(300.000 mẺ/nzđ)(2013)

1.2 TONG QUAN NHÀ MAY NƯỚC TAN HIỆP (TRAM BOM HOA PHU) VÀCHUONG TRINH CAP NUOC AN TOAN

1.2.1 Tong quan nhà máy nước Tân Hiệp (tổng quan, công nghé)— Được thành lập từ năm 2004, là một đơn vi sản xuất trực thuộc Tổng Công ty Cấp

nước Sài Gòn, bao gồm Trạm bơm nước thô Hòa Phú và Khu xử lý nước TânHiệp.

s% Hệ thông xu ly nước Nhà may nước Tân Hiệp— Giai đoạn I có công suất đang vận hành ở mức 270.000 m/ngày đêm, dự kiến

giai đoạn II nâng công suất lên 600.000 m?/ngay đêm.— Quy trình công nghệ xử lý như sau:

Nước thô > Tiền xử lý băng Chlorine > Keo tụ tạo bông bằng PAC > Quá trình lắngtrong có tang cặn lơ lửng > Loc cát nhanh > Khử trùng bang Chlorine Nước sạchbơm vào mạng lưới.

1.2.2 Nguồn nước thô và công trình thu của nha máy nước Tân Hiệp (giaiđoạn I)

1.2.2.1 Lưu vuc song Sai Gon:— Sông Sài Gòn là một chi lưu lớn của Hệ thông sông Đông Nai.— Diện tích lưu vực sông Sài Gòn trên lãnh tho Việt Nam khoảng 4.500 km2, gồm

một phân tỉnh Tây Ninh, Bình Dương, Bình Phước và một phần lớn Tp Hỗ ChíMinh Tổng chiều dài sông Sài Gòn khoảng 288 km, lưu lượng dòng chảy 2.96 tỷmŠ, được điều tiết bởi hỗ thủy lợi Dau Tiếng (Tây Ninh) với dung tích 1,45 tỷ mẺ,diện tích mặt nước 27.000 ha.

Wg HO chứa nướcthai Công tySan Miguel

/\ /B i

Tram bom wW »"

Hòa Phú Thủ Dầu Một |

Rr !ì Á@ Nhà máy nước

: 4 Thủ Dầu Một

` Wha máy nước | sò x

Tân Hiệp eal song

Hình 1.2 — Hệ thông lưu vực sông Sài Gòn1.2.2.2 Nguồn Hước thô sông Sai Gon

— Nguồn nước sông Sài Gòn có tính chất xâm thực do pH thấp và chất lượng nướcbiến động quanh năm theo mua, theo thủy triều

— Nước sông ở khu vực ha nguồn (gồm khu vực khai thác nước phục vụ sinh hoạt)có dau hiệu ô nhiễm hữu co với DO (1.5 — 4.9 mg/L, năm 2011) va COD (5.3 —

17.5 mg/L, năm 2011) > không đạt quy chuẩn.— _ Các chỉ tiêu ammonia, sắt, chat rắn lơ lửng và vi sinh gây bệnh trong các năm gần

đây (2007 — 2012), thường vượt quy chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT

s* Công trình thu nước thô (trạm bơm nước thô Hòa Phú)

— Đặt tại Bến Than, xã Hòa Phú, huyện Củ Chi, Tp Hồ Chí Minh, nằm ở bờ phảisông Sài Gòn, cách thị xã Thủ Dau Một 4km về phía thượng nguồn

— Công suất thiết kế 648.000 m?/ngay đêm, hiện tại khai thác khoảng 275.000m3/ngày đêm (số liệu tháng 01/2013)

— Trạm bơm lẫy nước thô sông Sài Gòn qua 04 ống bê tông DN1500 Nước thôđược lọc rác qua hệ thong lưới chan rác trước hầm bom Chlorine và vôi được châm taiđây để điều chỉnh pH và tiền xử lý nước thô, sau đó đường ống dau nối tới bể phân chialưu lượng của nhà máy nước Tân Hiệp.

1.2.3 Chương trình Cấp nước an toàn của Nhà máy nước Tân Hiệp1.2.3.1 Khái niêm

— Kế hoạch cấp nước an toàn (KHCNATT) là một chương trình do Tổ chức Y tế Thếgiới (WHO) khởi xướng với mục tiêu nhằm quản lý rủi ro, ngăn ngừa các nguy cơ từnước sạch đảm bảo mục tiêu sức khỏe cho cộng đồng [5] KHCNAT là việc quan lý vađánh giá rủi ro xuyên suốt chu trình của nước từ giai đoạn thu nước dé xử lý đến cácnguôn tiêu thụ, bao gồm các bước xác định các mối nguy hiểm và giảm thiểu tối đa khanăng xảy ra của các mối nguy này

— Nhà máy nước Tân Hiệp đã dựa vào kết quả quản lý kỹ thuật cùng các số liệu đođạc khảo sát tại chỗ, sử dụng các phương pháp phân tích số liệu, phân tích tuyến tiếp xúcvà phân tích rủi ro bán định lượng để thực hiện KHCNAT

1.3 TONG QUAN TÀI LIEU NGHIÊN CỨU

— Nhiều nghiên cứu đánh giá chất lượng nước trong quản lý nguồn nước trong nướcvà trên thế giới đã có các kết quả tốt, trong đó nhờ sự phát triển những mô hình toán giúpcho việc mô phỏng và tính toán hiệu quả, chính xác hơn Trong quản lý tài nguyên nước,các mô hình thủy lực — lan truyền chất đóng vai trò quan trọng trong mô phỏng hiệntượng và dự báo xu thế diễn bién trong tương lai và theo các kịch bản phát triển [6]

1.3.1 Các nghiên cứu trên Thế giới về ứng dụng mô hình toán vào đánh giáchất lượng nước

s*_ Bài báo khoa hoc “Application of a Hydrodynamic MIKE I1 model for

the euphrates river in Iraq” về van dé ứng dung mô hình thủy động lực

MIKE I1 cho sông Euphrates ở lraq cua tác gia A H Kamel duoc đăngtrên tạp chi kỹ thuát xây dung Slovak

— Bài báo trình bày về ứng dụng mô hình thủy lực cho dòng chảy không 6n địnhmột chiều để mô phỏng dòng chảy sông, chính là mô hình MIKE 11 của Viện Thủy lựcĐan Mạch (DHI) Trong nghiên cứu này, mồ hình thủy lực sử dụng các dòng chảy vàđường biểu diễn theo chuỗi thời gian đo đạc tại hiện trường Mô hình được áp dụng đểmô phỏng sông Euphrates của Iraq, chiều dai dòng sử dụng là 1,6km Trọng tâm củanghiên cứu này là phát triển mô hình MIKE 11 dựa trên khảo sát số liệu và dữ liệu mặtcắt ngang của dòng chảy Các kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình này mô phỏng tốthơn so với mô hình Uday đã được sử dụng cho cùng một dòng sông Sử dụng mô phỏngdòng chảy không ồn định dé phát triển việc mô phỏng dòng sông phức tap và kéo dàihơn, tùy thuộc vào khu vực nghiên cứu Nhiều yếu tố có thé ảnh hưởng đến kết qua, đặcbiệt là nếu các nguồn dữ liệu không day đủ hoặc không chính xác [7]

s%% Để tài nghiên cứu “Water Quality Modeling and Monitoring in theCalifornia North Delta Area” về van dé mô hình mô phỏng và giám sátchất lượng nước ở khu vực đồng bằng phía Bắc California được thựchiện voi Raffi Jirair Moughamian.

— Nội dung trình bày về một mô hình chất lượng nước thủy lực một chiều có liênquan đến độ mặn và nhiệt độ, ứng dụng đối với các đồng bằng phía Bắc (đồng bằngJoaquin) Mô hình được tạo ra nhằm mục đích kiểm tra khả năng phục hồi chất lượngnước trên khu vực, ảnh hưởng của việc thay đổi quy mô khu vực đến phục hôi và taođiều kiện phát triển mô hình đa chiều cho việc phục hồi khu vực trong tương lai

— Dữ liệu về nhiệt độ và độ dẫn được thu thập tại các ranh giới của mô hình đồngbăng phía Bac dé thuận lợi cho việc hiệu chuẩn và kiểm tra mô hình chất lượng nước.Các dữ liệu chất lượng nước được thu thập liên tục nhằm tạo ra một cơ sở dữ liệu dé sửdụng trong nghiên cứu này và có thé cho những nghiên cứu trong tương lai về vùng đồngbăng phía Bắc Mô hình được sử dung để kiểm tra sự thay thé phục hồi khác nhau đối

với các đồng băng trong thời gian lưu lượng thấp vào mùa hè Kết quả nghiên cứu chothay rằng, những lựa chọn thay thé phục hồi mà thay đổi dòng chảy cũng sẽ làm thay đổichất lượng nước Hơn nữa, bài nghiên cứu còn cho thay răng mô hình nhiệt độ của MIKE11 chỉ có thể năm bắt được những xu thế chung mà bỏ sót những sự kiện nhỏ có thể xảyra [8].

1.3.2 Cac nghiên cứu trên trong nước về ứng dụng mô hình toán vào đánhgiá chất lượng nước

s%* = Bai nghiên cứu khoa học “Ung dụng mô hình toán đánh giá chất lượngnước hạ lưu sông Đồng Nai đến năm 2020” của Thạc sĩ Phan Viết Chính(Khoa Xây dựng - Đại học Đông A)

— Đề tài đã sử dụng mô hình toán dòng chảy hở một chiều MIKE 11 dé áp dụng môphỏng đánh giá chất lượng nước hạ lưu sông Đồng Nai đoạn chảy quan thành phố BiênHòa hiện trạng năn 2005 Bên cạnh đó, dé tài còn mô phỏng dự báo chất lượng nướctrong năm 2011 và 2020 do tác động bởi các nguôn xả thai đô thị Biên Hòa theo quihoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020 của tỉnh Đồng Nai Tác giả sử dụng số liệuđịa hình, số liệu thủy lực, thủy văn năm 2003, số liệu chất lượng nước thực đo năm 2003và năm 2005 để hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình Sử dụng bộ thông số đã hiệu chỉnh démô phỏng dự báo chất lượng nước cho các phương án phát triển kinh tế xã hội của thànhphố Biên Hòa đến năm 2020 [9]

— Theo bài báo cáo, khi so sánh với QCVN 08:2008/BTNMT, kết quả mô phỏngchất lượng nước năm 2011 và 2020 đoạn chảy qua thành phô Biên Hòa déu không đạttiêu chuẩn loại A2 theo qui chuẩn Tuy nhiên, bai báo cũng có dé cập đến trường hợpkhi tỉnh Đồng Nai hoàn thành các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và đưa vào sử dụngvới 100% hiệu suất xử lý thì chất lượng nước đoạn sông này được cải thiện một cáchđáng kê

% Dé tài “Ung dung mo hình toán hoc tính toán dự báo xu thé biến đổichat lượng nước phụ thuộc vào các kịch ban kinh tế xã hội lưu vực sông

Sài Gòn Dong Nai” của Tiến sĩ Tran Hong Thái, kỹ sw Vương XuânHòa, Nguyễn Văn Thao (thuộc Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn vàMoi trưởng)

— Bài nghiên cứu đã sử dụng mô hình MIKE 11 dé tính toán dự báo chất lượng nướcsông theo bốn kịch bản nước thải chưa được xử lý và đã được xử lý với các mức độ khácnhau theo xu thế phát triển kinh tế xã hội tới năm 2010 Nhóm tác giả đưa số liệu nguồnthải và dự báo các nguồn ô nhiễm đồ vào lưu vực sông Sài Gòn Đông Nai đến năm 2010trong mối tương quan giữa các nguôn xả thải, hiện trạng chất lượng nước hạ lưu sôngđược tính toán theo sự phát triển kinh tế xã hội [10]

— Các thông số chất lượng nước của lưu vực sông được lựa chọn để tính toán gomDO, BOD, tong Nitơ, tong Phospho va Coliform Kết quả nghiên cứu cho thay mô hìnhMIKE II có thé áp dụng hiệu qua dé mô phỏng và tính toán dự báo kịch ban của môitrường nước cho sông Sài Gòn Đồng Nai Với tính chính xác, mềm dẻo và hiệu quả, việcứng dụng mô hình MIKE 11 cho một bài toán mô phỏng va dự báo với kết quả tot.Nghiên cứu cho thay mức độ gây ô nhiễm từ các nguồn thải của các KCN và KCX cóảnh hưởng đáng ké tới chất lượng nước sông

% Bài nghiên cứu “Ủng dụng mô hình thủy động lực học MIKE 11 phụcvụ công tác quy hoạch và quản lý nguồn nước lưu vực sông Hồng” củanhóm tác giả Tién sĩ Tô Trung Nghĩa, Tiến sĩ Lê Hùng Nam, Thạc sĩThái Gia Khánh.

— Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11 các module liên quan đã được tiễn hànhdé đánh giá các phương án phát triển ngườn nước phục vụ yêu cau cấp nước và chốnglũ lưu vực sông Hồng Kết quả mô phỏng đã định lượng được tác động từ các phươngán phát triển nguồn nước đối với chế độ dòng chảy kiệt, dòng chảy lũ hệ thong sông vàđưa ra khuyến cáo giúp cho công tác quy hoạch và quản lý nguồn nước, các phương ánđưa vào xem xét đảm bảo đáp ứng nhu cầu dùng nước cho các giai đoạn phát triển 2010,2020, 2040 [11].

Bài nghiên cứu đã đề xuất hướng mở rộng nghiên cứu cho bộ mô hình MIKE như cầncải tiến chi tiết hơn nữa nội dung hướng dẫn thiết lập/vận hành hệ thông công trình trênsông Đồng thời dé tai đã đánh giá về những điểm nồi bật cũng như những điểm còn hạnchế của MIKE 11 Mô hình MIKE và các ứng dụng liên quan, hệ thống file số liệu đượctổ chức có tính khoa học cao, tiện lợi khi giải quyết những bài toán lớn, phức tap, độ 6nđịnh cao trong tính toán với hệ thống mã báo lỗi chi tiết thuận tiện cho người sử dụng.

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHÁT LƯỢNG NƯỚC

SONG SAI GON KHU VUC TRAM BOM HOA PHU

2.1 HIEN TRANG CHAT LƯỢNG NƯỚC SONG SAI GON— _ Tiến hành quan trac, lay mẫu khảo sát tại 04 điểm xung quanh khu vực tram bomHòa Phú năm 2015 va phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước dé có thể đánh giá hiệntrạng chất lượng nước

2.1.1 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Sài Gòn— — Hiện trạng chất lượng nước sông Sài Gòn (khu vực nghiên cứu) được đánh giá dựavào số liệu quan trac trong năm 2015 tại 04 vị trí quan trắc:

e Rạch Tám Tắt: một nhánh đồ ra sông Sai Gon, nơi tập trung dân cư, khoảngcách ảnh hưởng đến trạm bơm Hòa Phú khoảng Ikm

e Hòa Phú: vị trí gần họng thu nước thô trạm bom Hòa Phú, cấp nước choNhà máy nước Tân Hiệp.

e Rach Ba Bép: là một nhánh đồ ra sông Sài Gòn, nơi tập trung dân cư, cókhả năng tôn tại các điểm xả thải (không công khai), khoảng cách ảnhhưởng đến trạm bơm Hòa Phú là Ikm

e Chân cầu Phú Cường: khu vực tiếp nhận nguồn ô nhiễm từ nước thải sinhhoạt khu dân cư Thủ Dau Một và nước thải công nghiệp của một phan tỉnhBình Dương, khoảng cách đến trạm bơm Hòa Phú là 2km

2.1.1.1 pH trong nước sông Sai Gon— Theo thong kê số liệu quan trắc năm 2015, giá tri pH trung bình năm tại các vi tríđều năm trong giới hạn cho phép của QCVN 08:2008/BTNMT (Cột A2, pH = 6+8.5).Giá trị pH dao động trong khoảng 6.63 — 6.72.

Giá trị pH 6.206.005.80

Gia tri pH nam 2015

6.72 6.74— 6.06 6.63

Tám Tắc Hòa Phú Bà Bếp Phú Cường

Vị trí quan trắc

mam Gia trị trung bình =#- Tiêu chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT cận dưới

Hình 2.1 — Giá trị pH trung bình tại các điểm quan trắc sông Sài Gon năm 2015

7,15

7,00 zoo_ T#“ Tiêu chuẩn QCVN6,80 6,79 , 08:2008/BTNMT

can trén6,50 + Ä, -E- Tiêu chuân QCVN6,16 6,18 08:2008/BTNMT

— Tại trạm quan trac Hòa Phú, số liệu năm 2015 dao động từ 6.16 — 7.15 pH cao vàomùa khô (giá tri cao tại tháng 2 đến thang 5), giá tri cao nhất đạt 7.15 vào tháng 4.

2.1.1.2 DO — Oxy hòa tan trong nước sông Sai Gon

DO trung binh nam 2015

2.001.901.80

Hình 2.3 — Nông độ oxy hòa tan trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015— _ Kết quả khảo sát năm 2015 cho thấy: giá tri DO do tại các vị trí lay mẫu dao độngtừ 1.28 đến 1.65 mg/L DO giảm dan về phía hạ nguồn lưu vực sông nghiên cứu và hauhết các vị trí đều không đạt tiêu chuẩn (QCVN cột A2, DO > 5 mg/l), chứng to nguonnước có dau hiệu 6 nhiễm hữu cơ

2.1.1.3 Đó dục và TSS— — Độ đục tại các vi tri lay mau nam 2015 dao động trong khoảng 30.91 đến 34.17mg/l VỊ trí có độ đục cao nhất là tại Bà Bếp, thấp nhất tại Tám Tắt Tuy trong QCVN08:2008/BTNMT không quy định về giới hạn độ đục, nhưng khi so sánh kết quả quantrắc với TCXD 233:1999 quy định về các chỉ tiêu lựa chọn nguồn nước mặt phục vụ hệ

thống cấp nước sinh hoạt, cột A là nguồn nước chỉ cần xử lý đơn giản trước khi cấp choăn uống, sinh hoạt, độ đục < 20 NTU, thì các điểm quan trắc đều không đạt Mặt khác,khi so sánh với cột B của tiêu chuẩn này, độ đục quy định < 500 NTU cho nguồn nướccó chất lượng bình thường, có thé khai thác, xử ly để cấp cho ăn uống và sinh hoạt, thikêt quả độ đục tại các diém quan trắc đêu đạt tiêu chuân.

Tám Tắc Hòa Phú Bà Bếp Phú Cường

Vị trí quan trắcmmm Gia trị trung bình =#&= Tiêu chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT cận trên

Hình 2.4 — Độ đục trung bình tại các điểm quan trắc năm 2015— Ham lượng TSS trên sông Sai Gòn năm 2015 dao động trong khoảng 15.50 — 22.00mg/l Trong đó, nồng độ cao nhất tại rạch Tám Tat, vượt tiêu chuẩn cho phép QCVN08:2008/BTNMT (Cột Al, TSS < 20 mg/l) nhưng so với cột A2 (TSS < 30 mg/]) thi datchuân Các điêm còn lại đêu có giá tri đạt tiêu chuân cột Al.