đánh giá chất lượng nước hồ tây (hà nội) dựa vào sự phú dưỡng bằng mô hình toán học

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Mở đầu Ngày nay, việc bảo vệ nguồn nớc, Đa dạng sinh học sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên đà trở thành vấn đề vô cần thiết, đặc biệt ô nhiễm nguồn nớc (nhất nguồn nớc ngọt) trở nên ngày trầm trọng, đe dọa sống loài ngời gây nhiều khó khăn cho sản xuất, đời sống Theo quan điểm sinh thái học ngời ta chia thủy thành cảnh sống (biotop) đặc trng sau đây: - Biển đại dơng - Thủy vực nội địa, gồm: + Thủy vực nớc chảy: dòng sông, dòng suối + Thủy vực nớc đứng: hồ tự nhiên, hồ chứa, ao, đầm Mỗi kiểu thủy vực có nhóm sinh vật đặc trng, chúng tơng tác với với môi trờng tạo nên vòng tuần hoàn vật chất biến đổi lợng theo phơng thức riêng sản phẩm sinh học độc đáo mà ngời thu đợc, thỏa mÃn nhu cầu sống Tài nguyên sinh vật nớc đa dạng phong phú Tuy nguồn có khả tái tạo, song chúng vô tận, tác động ngời vợt giới hạn thích nghi chúng (đánh bắt mức, hủy hoại làm « nhiƠm m«i trêng níc bëi nhiỊu h×nh thøc) Trong hệ sinh thái thủy vực nói chung hệ sinh thái thủy vực nớc đứng nói riêng hệ sinh thái hồ có ý nghĩa vô quan trọng Bên cạnh chức cấp nớc, tới tiêu cho nông nghiệp, du lịch - giải trí, thủy điện phòng hộ hồ chứa nhiều nguồn tài nguyên phong phú, ngân hàng gen đa dạng, quý cần phải đợc bảo vệ Do vị trí địa lý, kinh tế xà hội quan trọng thủ đô Hà Nội nên hồ Hà Nội có vai trò lớn nhiều, đặc biệt Hồ Tây đà đợc xếp vào danh sách hồ cần đợc bảo vệ giới Hệ thống hồ Hà Nội đợc coi nh phổi xanh thành phố, nhà máy điều hòa khÝ hËu tiĨu khu vùc Chóng ta ®Ịu biÕt r»ng, chất lợng nớc hàm nhân tố vật lý, hóa học, sinh học nhiều nhân tố khác Theo quan điểm nay, việc nghiên cứu chất lợng nớc hệ sinh thái hồ không dừng lại việc khảo sát, phân tích số liệu hóa, lý sinh học mà cách tiếp cận toán học hớng nghiên cứu, cách để quản lý hiệu Các nghiên cứu Hồ Tây đà đợc nhiều nhà khoa học nớc tham gia, đặc biệt sau ngày miền Bắc đợc hoàn toàn giải phóng (1954), nghiên cứu tập trung chủ yếu Đa dạng sinh học chất lợng nớc hồ nh phú dỡng hồ Trên giới, cách tiếp cận toán học sinh thái học đà đời từ năm 1920, giai đoạn thiếu công cụ xử lý nên mô hình giới hạn dạng tuyến tính với trạng thái tơng đối ổn định (mô hình Streeter Phelps đánh giá hàm lợng DO BOD) Đến năm 1960, công cụ máy tính đời cho phép tính toán xử lý vấn đề đợc dễ dàng nhanh chóng, mô Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 hình đợc phát triển đa dạng, nhanh chóng Thêm vào đó, mô hình đánh giá đợc chất lợng nớc mà đề cập đến hiệu kinh tế việc kiểm soát chất lợng nớc (mô hình Thomann Sobal năm 1964; mô hình Ravell năm 1967) Trong giai đoạn 1970 1977, vai trò khả tự làm nguồn nớc đợc nhà mô hình học tËp trung nghiªn cøu, më mét híng míi cho lịch sử phát triển mô hình sinh thái, nh mô hình Chen, 1970 mô hình Chen Orlop, 1975 Từ năm 1977, mô hình tập trung nghiên cứu chu chuyển chất độc nớc, mô hình đà bao quát đợc trình sinh lý, sinh hóa có liên quan đến xích, lới thức ăn (mô hình Muller, mô hình Jorgensen ) Nghiên cứu mô hình toán sinh thái chất lợng nớc hồ Việt Nam, đánh giá phú dỡng hớng mẻ bắt đầu đợc quan tâm vào đầu năm 1990 Việc nghiên cứu chất lợng nớc hồ theo quan điểm toán học công việc cần thiết nhằm tìm công cụ đánh giá, dự báo tình trạng chất lợng nớc sinh thái hồ Trên sở đề xuất chiến lợc quy hoạch, bảo vệ sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên vô quý giá Theo hớng nghiên cứu đó, thực đề tài: Đánh giá chất lợng nớc Hồ Tây (Hà Nội) dựa vào phú dỡng mô hình toán học Đề tài bao gồm công việc sau: Phân tích tài liệu liên quan đến chất lợng nớc Hồ Tây Sử dụng mô hình Vollenweider để xác định hàm lợng P cho phép đổ vào hồ hàng năm Đánh giá dự báo chất lợng nớc dựa vào tình trạng phú dỡng Hồ Tây theo thông số hóa học (Photpho, Nitơ) mô hình Vollenweider, mô hình kinh nghiệm mô hình Jorgensen Đề xuất số biện pháp bảo vệ, quản lý chất lợng nớc Hồ Tây Hy vọng đề tài đóng góp phần nhỏ vào công việc quản lý, bảo tồn phát triển bền vững Hồ Tây Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH số 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Chơng Tổng quan tài liệu 1.1 Các mô hình chất lợng nớc 1.1.1 Các giai đoạn phát triển mô hình Hiện nay, việc đô thị hóa ngày tăng phát triển toàn cầu hóa ph¸t triĨn kinh tÕ – x· héi cđa thÕ giíi đà có ảnh hởng không nhỏ đến môi trờng Có thể thấy chất ô nhiễm thải hệ sinh thái gây tăng trởng đột biến tảo hay vi khuẩn, đe dọa loài ảnh hởng đến cấu trúc hệ sinh thái Hệ sinh thái hệ vô phức tạp với thành phần mối tơng tác đa dạng Chính thế, nhê cã sù ph¸t triĨn nh vị b·o cđa m¸y tính với phơng pháp toán học, ngời ta đà sử dụng mô hình nh phơng pháp để đánh giá chất lợng nớc, mức độ ô nhiễm nh xem xét mối quan hệ thành phần hệ sinh thái Có thể thấy số đặc điểm gây ảnh hởng đến việc phát triển mô hình chất lợng nớc nay, là[9]: + Sức ép kinh tế: thời kỳ này, khuyến khích giải pháp hiệu đợc phát triển hết Ngày nay, cần mô hình để nhằm tránh hình phạt nặng nề liên quan đến định sai lầm + Các nớc phát triển bắt đầu nhận thấy tầm quan trọng phát triển bền vững: bảo vệ môi trờng đôi với phát triển kinh tế Nh mô hình hiệu kinh tế cung cấp công cụ để kiểm soát ô nhiễm trì chất l ợng sống phát triển kinh tế + Sự phát triển vợt bậc phần cứng phần mềm máy tính đà cho phép xây dựng đợc nhiều công cụ hiệu phục vụ cho việc định Ngày mô hình chiều, chiều đợc tính toán nhanh hơn, hiệu xác + Đà có nhiều nghiên cứu tác động ảnh hởng phức tạp trình trao đổi chất nớc, kết hợp với nhiều yếu tố khác nh thủy lực, trao đổi bùn Tùy theo cách nhìn nhận vấn đề việc phụ thuộc vào phát triển phần cứng nh phần mềm máy tính, Chapra chia giai đoạn phát triển mô hình đánh giá chất lợng nớc nh sau: ã Giai đoạn 1: 1925 – 1960 (Streeter & Phelps) Trong thêi kú nµy, hầu hết mô hình tập trung vào vấn đề nguồn thải Mô hình Streeter & Phelps phát triển vào năm 1925 cho sông Ohio Sau đó, đà đợc nhiều tác giả khác phát triển tiếp nh Velz (năm 1938, 1974), O, Connor (năm 1960, 1967) Trong giai đoạn này, O , Connor đà xây dựng mô hình cho vi khuẩn (bacteria) Một đặc điểm quan trọng thời kỳ cha có hệ thống máy tính nên thờng thờng, mô hình bao gồm động học tuyến tính với phân bố hình học đơn giản dòng ổn định BOD, DO tham số đợc mô hình hóa, mô hình chiều, áp dụng cho sông cửa sông ã Giai đoạn 2: 1960 1970 (m¸y tÝnh) Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - §H KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Vào giai đoạn này, hệ thống máy tính lớn phát triển nên mô hình đà phức tạp với mô hình số, ví dụ mô hình Thomann (1963) Ngoài oxy, yếu tố khác đà đợc ý phân tích với hình học động học phức tạp kết hợp với việc mô theo thời gian Đà bắt đầu tính toán mô hình chiều cho cửa sông vịnh Cũng thời kỳ này, ngời ta đà xem xét lu vực nh hệ thống Các mô hình đà đa nhiều lựa chọn khác nhiều nhà khoa học (nh Thomann & Sobal vào năm 1964; Deiniger năm 1965; Ravelle năm 1967 .) ã Giai đoạn 3: 1970 1977 (sinh thái) Vào năm 70, ngời ta bắt đầu quan tâm đến vấn đề môi trờng Và vấn đề ô nhiễm thời kỳ phú dỡng với việc đa vào mô hình mô hình sinh thái Nhiều tác giả xây dựng mô hình mắt xích chất hữu - thức ăn nh Chen (1970), Di Toro (1971), Orlob & Chen (1975) Do có phát triển vợt bậc khoa học máy tính mà ngời ta đa vào mô hình phi tuyến, phản hồi, chiều Một đặc điểm thời kỳ việc kiểm soát nguồn thải, vấn đề phú dỡng ã Giai đoạn 4: 1977 đến (chất độc): Trong thời kỳ này, ngời ta tập trung đến vai trò chất thải rắn gây ô nhiễm, ví dụ nh công trình Thomann & Di Toro (1983), Chapra & Reckhow (1983), O, Connor (1988) ViÖc xem xét trình lắng đọng tái lơ lửng hạt chất độc đà cho ta thấy trình học chủ yếu kiểm soát di chuyển trao đổi chúng nớc Mục đích việc kiểm soát chất lợng nớc dự đoán dự đoán loại vấn đề liên quan đến chất lợng nớc đợc dùng với mục đích khác áp dụng biện pháp để điều chỉnh tham số kiểm soát đợc nhằm đạt đợc tiêu chuẩn đề Theo Thomann( 1987) sơ đồ kiểm soát chất lợng nớc đợc thể nh Hình Sức khỏe cộng đồng tiêu chuẩn chất lư ợng nước Mục đích sử dụng Nguồn thải vào: điểm, diện Hệ thống thủy sinh (sông, hå …) Trao ®ỉi, vËn chun Nång ®é chÊt l­ ợng nước (thực tế, mong muốn) Kiểm soát môi trường Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH số 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Hình Sơ đồ kiểm soát chất lợng nớc (Nguồn: [9]) Một điều hiển nhiên xa mức phát triển mà cần có mô hình việc giải vấn đề môi trờng Nh vậy, mô hình không đợc dùng nh công cụ định, mà nên dùng để hỗ trợ việc định mà Và đó, kết mô hình đợc xem xét nh yếu tố quan trọng để lựa chọn định 1.1.2 Các thành phần mô hình hóa Mô hình bao gồm thành phần sau: ã Các biến ngoại vi: yếu tố bên tác động lên hệ sinh thái, ví dụ nh nhiệt độ, gió, chất thải đổ vào hệ sinh thái, sách đánh bắt thủy sản Trong mô hình, biến ngoại vi đợc dùng để tính toán, dự báo thay đổi hệ sinh thái biến ngoại vi thay đổi theo thời gian ã Các biến trạng thái: biến biểu diễn trạng thái hệ sinh thái, ví dụ nh nồng độ BOD, DO, phytoplankton, c¸c chÊt dinh dìng ViƯc lùa chọn biến trạng thái định độ phức tạp mô hình Nh vậy, mô hình, ngời ta dự báo tính toán biến trạng thái biến ngoại vi thay đổi Xác định vấn đề Lý thuyết tổng quát Xây dựng mô hình mặt lý thuyết Các phương trình tính toán Số liệu đo thực địa (quan trắc) Số liệu phòng thí nghiệm Kết tính toán Hiệu chỉnh mô hình Các phương trình tÝnh to¸n Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH số 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Hình Sơ đồ bớc mô hình hóa (Nguồn: [9]) ã Các phơng trình toán học: trình hóa học, sinh học, vật lý hệ sinh thái đợc biểu diễn dới dạng phơng trình toán học Hay nói cách khác, phơng trình toán học biểu diễn mối quan hệ biến ngoại vi biến trạng thái ã Các tham số: tham số tham gia vào phơng trình toán học, biểu thị khác hệ sinh thái khác nhau, ví dụ tốc độ nitrat hóa, tốc độ tăng trởng phytoplankton Một điều cần ý thực tế có số tham số đợc biết xác, tuyệt đại đa số, cần phải hiệu chỉnh tham số cho phù hợp với điều kiện cụ thể hệ sinh thái ã Các số: số thành phần tách rời mô hình, ví dụ nh trọng lợng phân tử, số khí Các số có giá trị không đổi hệ sinh thái đơng nhiên không cần phải hiệu chỉnh chúng Mô hình hóa trình phức tạp, từ việc xác định rõ phạm vi toán cần giải đến việc xác định số liệu đầu vào cho mô hình, với tham số cụ thể Các bớc mô hình hóa đợc Thomann thể qua Hình Hiện nay, với nhiều phơng pháp khác nh thống kê, tối u giới đà dùng tơng đối phổ biến mô hình mô để tính toán, xem xét diễn biến thay đổi môi trờng hồ qua thời gian, đặc biệt nớc châu Âu (Đan Mạch, Hà Lan, Anh, Đức ), nớc Bắc Mỹ (Mỹ, Canada) Nhật Bản Ví dụ, từ năm 1973 số nhà nghiên cứu ngời Mỹ đà dùng mô hình để đánh giá chất lợng nớc hồ Ontario, nhiều hệ số lần đợc đem xem xét đánh giá, có giá trị tới tận ngày [10] 1.1.3 Một số mô hình chất lợng nớc giới Ngày nay, mô hình chất lợng nớc với cân chất dinh dỡng đợc nhiều tác giả xây dựng phát triển Dới số mô hình chất lợng nớc đợc ứng dụng rộng rÃi giới ã QUAL2E: Cục Bảo vệ Môi trơng Mỹ (EPA) phát triển Mô hình cho phép mô phản ứng chu trình chất hữu cơ, sản xuất tảo, nhu cầu bùn cacbon, thông khí tác động chúng đến cân oxy hòa tan (DO) Ngời ta thờng dùng để lập quy hoạch chất lợng nớc, tính tổng tải lợng tối đa hàng ngày (total maximun daily loads, TMDL) kết hợp với quan trắc thực tế để xác định tầm quan trọng chất lợng nớc nguồn diện ã AQUATOX: EPA, mô hình mô hệ sinh thái nớc Nó đa dự báo phân tích chất ô nhiễm nh chất hữu chất độc hữu cơ, ảnh hởng chúng đến hệ sinh thái nh cá, ĐVKXS, hệ thực vật Là công cụ tốt cho nhà sinh thái học, mô hình đánh giá chất lợng nớc cho việc quan tâm đến đánh giá hƯ thèng sinh th¸i thđy vùc nãi chung cịng nh thủy vực nớc đứng nói riêng, cụ thể hồ Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH số 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 ã CORMIX: EPA Đây mô hình cho vùng hỗn hợp đánh giá ảnh hởng nguồn điểm đến chất lợng nớc bề mặt dới bề mặt ã MIKE: Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) phát triển đợc thơng mại hóa Mô hình gồm module sau đây: - Thủy lực (HD = HyDranlics) - Đối lu khuếch tán (DC = Diffuse Convection) - Chất lợng nớc (WQ = Water Quality) Mô hình tính toán cho mức sau đây: - BOD (Biochemical Oxygen Demand) vµ DO (Dissolved Oxygen) - BOD víi sù trao đổi với tầng lắng đọng DO - BOD, DO trình nitrat hóa - BOD với trao đổi với tầng lắng đọng; DO; trình nitrat hóa khử nitrat - BOD, DO bao gồm nhu cầu oxy chậm - Bao gồm tất trình Các biến trạng thái mô hình gồm: nhiệt ®é, oxy (O 2), amoni(NH4+), nitrat (NO3-), BOD, BOD l¬ lửng BOD đáy Các trình đợc xem xét mô hình: - Hấp thụ xạ mặt trời (imbibe the solar radiation) - Th«ng khÝ (ventilating) - Quang hợp (photosynthesic) - Hô hấp (breath) - Phân hủy chất hữu cơ.(disintegrate organic substance) - Lơ lửng (hanging) - Lắng đọng (accumulation) - Hô hấp tầng đáy (breath at the bottom stratum) - Nitrat hãa (nitrification) - Amoni phân hủy chất hữu cơ.(NH4+in disintegrate organic substance) - HÊp thơ Nit¬ thùc vËt (imbibe nitrogen by plants) - HÊp thơ Nit¬ vi khn.(imbibe nitrogen by bacteria) - Khử Nitrat (denitrate) ã BASINS: EPA nhằm trợ giúp đánh giá, kiểm tra hệ thống liệu thông tin môi trờng, giúp hệ thống phân tích môi trờng, phân tích phơng án quản lý Điểm bật BASINS đà đa vào cách tiếp cận dựa tảng lu vực sông, có kết hợp quản lý liệu không gian Mô hình BASINS dùng cho mục đích sau: - Mô điều kiện lu vực đánh giá trạng chất lợng nớc Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 - Mô tác động việc thay đổi sử dụng đất có tính toán đến cân nớc - Mô kịch nguồn ô nhiễm điểm diện - Xây dựng phát triển cách quản lý lu vực hiệu Các nhóm tham số mô hình BASINS: - Phú dỡng: Photpho, Nitơ - BOD, DO, thuốc trừ sâu, bảo vệ thực vật - Bùn ã Mô hình Vollenweider: mô hình kinh điển, đơn giản cho phép đánh giá hiệu khả gây phú dỡng hàm lợng muối Photpho Khi biết thông số nh tốc độ dòng chảy vào hồ, độ sâu, diện tích hồ xác định đợc tải lợng Photpho cho phép xâm nhập vào hồ hàng năm Và giá trị vợt giá trị cực đại cho phép hồ tình trạng phú dỡng Qua bảng dới ta thấy đợc phức tạp mô hình chất lợng nớc Bảng Một số mô hình chất lợng nớc (Nguồn: [9]) Các mô hình đợc sử dụng giới Số biến trạng thái Các chất dinh dỡng Phân đoạn Volenweider Imboden O, Melia Larsen Lorenzen Thomann1 Thomann2 Thomann3 Chen & Oriob Patten Di Toro Biermann Canale Jorgensen Clean Nyholm 2 10 15 15 33 14 25 17 40 P, N P P P P P, N, C P, N, C P, N, C P, N, C P, N, C P, N P, N, Si P, N, Si P, N, C P, N, C, Si P, N 1 1 1 67 1 28 Sè C¸c chiỊu h»ng sè (D) tû lợng hay (CS) hay tầng chu (L) trình mô dinh dhình ỡng độc lập (NC) 1L CS 1D CS 1D CS 1L CS 1L CS 3L CS 7L CS 7L CS 7L CS 1L CS 1L CS 1L NC 2L NC 2L NC 9L CS 2L NC HiÖu chØnh (C) và/hoặ c kiểm tra (V) C+V C+V C C C+V C+V C+V C+V C C C+V C C C+V C+V C+V Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH số 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 ã Mô hình kinh nghiệm mô hình Jorgensen: dùng để đánh giá phú dỡng hồ Dựa vào phơng trình mô hình kinh nghiệm mô hình Jorgensen, đặc biệt lu ý ®Õn hƯ sè xt dinh dìng, ta cã thể tính toán đợc tổng lợng Photpho, Nitơ mà nguồn cung cấp cho hồ, từ so sánh với tải lợng Photpho cực đại cho phép đổ vào hồ đánh giá đợc tình trạng phú dỡng hồ Cả hai mô hình nhìn chung có tính toán giống nhau, nhng điểm khác biệt quan trọng hai mô hình giá trị hƯ sè xt dinh dìng • WASP 6: EPA phát triển nhằm đánh giá mô chất lợng nớc hồ kết hợp với tính toán thủy lực chiều Trong mô hình nhiều biến đặc trng cho chất lợng đà đợc tính toán Đây mô hình tơng đối phổ biến năm vừa qua liên tục đợc hoàn thiện ã DELFT 3D: Viện Nghiên cứu Thủy lực Hà Lan cho phép kết hợp mô hình thủy lực 1, 2, chiều với mô hình chất lợng nớc Ưu điểm mô hình việc kết hợp module tính toán phức tạp để đa kết tính mô cho nhiều chất nhiều trình tham gia ã MÔ HìNH CLEAN: tập hợp 28 phơng trình vi phân thuộc tiểu mô hình, bao gồm tiểu mô hình thực vật cỡ lớn, phytoplankton, zooplankton, sinh vật đáy (benthos), cá, quan hệ dinh dỡng, phân hủy, cân nớc hồ chu trình vật chất hồ Mỗi tiểu mô hình tập trung vào thành phần riêng HST, lấy làm đối tợng mối tơng quan với đối tợng khác Nhiều tiểu mô hình đơn giản hóa mô hình trình rộng Hiện nay, mô hình CLEAN ngày đợc hoàn thiện sử dụng rộng rÃi Qua khảo sát đánh giá mô hình sẵn có đợc sư dơng réng r·i trªn thÕ giíi cã thĨ cã số nhận xét sau đây: + Các mô hình mô hình động dùng để phân tích thay đổi chất lợng nớc quần thể chứa nớc nh ao, hồ, sông, suối, cửa sông dải ven biển + Phơng trình mô hình dựa nguyên tắc bảo toàn khối Nguyên tắc yêu cầu khối thành phần chất lợng nớc nghiên cứu phải đợc tính cách hay cách khác Mô hình theo dõi thành phần chất lợng nớc từ điểm vào theo không gian đến điểm cuối cïng khái hƯ thèng níc ph¶i bảo toàn khối không gian thời gian + Các mô hình đa dạng từ đơn giản đến phức tạp Có số mô thình đợc phát triển thời gian gần nên đà kết hợp đợc nhiều thành phần, làm cho mô hình ngày dễ sử dụng + Một vài mô hình (chủ yếu Cục Môi trờng Mỹ) đà đợc lu trang Web để phổ biến rộng rÃi cho tất ngời hiểu biết sử dụng Có thể dễ dàng nhận thấy mô hình mặt sở khoa học chặt chẽ tờng minh, nhiên đợc cập nhật nâng cấp cách thể máy tính, việc sử dụng hoàn toàn không dễ dàng Một số mô hình chạy môi trờng DOS máy tính nên gây khó khăn cho ngời sử dụng + MIKE, DELFT 3D, phần mềm mô STELLA đà đợc nhiều nơi ứng dụng cho công trình nghiên cứu thực tế Ngoài sở khoa học vững minh bạch, chúng dễ dàng sử dụng thờng xuyên đợc nâng cấp từ môi trờng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 DOS lên môi trờng WINDOWS với giao diện thân thiện cho ngời dùng (vào số liệu, in kết quả) Thực tế đà kiểm nghiệm số mô hình phù hợp với toán phức tạp, nhiều thành phần 1.2 Chất lợng nớc hồ, vấn đề ô nhiễm nớc hồ khả chịu tải hồ 1.2.1 Chất lợng nớc hồ Chúng ta biết chất lợng nớc hồ đợc đánh giá thông qua hệ thông số lý, hóa sinh nớc hồ Các thông số đợc quy định cụ thể quốc gia dới dạng tiêu chuẩn môi trờng nớc (ví dụ nh tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt Việt Nam theo TCVN) Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, tiêu chuẩn thay đổi tùy theo mục đích sử dụng hồ Nh vậy, quản lý môi trờng nớc nhằm kiểm soát chất lợng nớc hồ để đảm bảo thông số chất lợng nớc luôn phải thấp nhỏ tiêu chuẩn quy định Một số thông số thị chất lợng nớc: ã Tính chất vật lý cảm quang nớc (màu, mùi vị ) ã Tính chất vật lý nớc: nhiệt độ (t0), cặn lơ lửng, độ dẫn điện, độ đục ã Chỉ số Hiđrô pH để biết đợc môi trờng nớc (kiềm, axit, trung tính) ã Các thông số DO, BOD, COD ã Các chất dinh dỡng: - Nitơ: nitơ hồ tồn dới dạng nitơ hữu (N HC), amoni (NH 4+), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-) nitơ tự - Phot pho: tồn chủ yếu muối photphat (PO 43-; HPO42-; H2PO4-), muối photphit (PO33-) hay photpho hữu (P HC) photpho tự Photpho nguyên nhân gây phú dỡng, làm bùng nổ phát triển tảo, gây ảnh hởng có hại, đặc biệt cá - Lu huỳnh: tồn dới dạng muối sunfua (S 2-) hay hiđrosunfua (H2S) , c¸c muèi sunfit (SO32-), c¸c muèi sunfat (SO42-), hay lu huỳnh hữu (S HC) lu huỳnh tự ã Các kim loại nặng: tồn chủ yếu dới dạng ion dơng (cation) bao gồm: Bari (Ba2+), Cadimi (Cd 2+), Crom (Cr2+; Cr3+), đồng (Cu2+), chì (Pb2+; Pb4+), thđy ng©n (Hg2+), niken (Ni2+), kÏm (Zn2+), mangan (Mn6+; Mn7+), bạc (Ag+), sắt (Fe2+; Fe3+), thiếc (Sn4+) Do kim loại nặng không phân rà nên chúng tích tụ chuỗi thức ăn HST ã Nguồn gốc hữu cơ: cacbon hiđro (CH), dầu mỡ, thuốc trừ sâu, phenol (C6H5OH), protein, chất hoạt động bề mặt ã Sinh học: động vật, thực vật, sinh vật nguyên sinh, vi khuẩn 1.2.2 Vấn đề ô nhiễm nớc hồ Hồ HST đặc biệt, có vai trò quan trọng đời sống ngời Tuy vậy, không hồ giới đà bị ô nhiễm nghiêm trọng vấn đề ô nhiễm nớc hồ chủ yếu liên quan đến việc sử dụng không hợp lý khai thác hồ qu¸ møc Ta cịng cã thĨ thÊy cã rÊt nhiỊu nguyên nhân gây ô nhiễm 10 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Tháng Tốc độ TB(m/s) Tháng Tốc độ TB(m/s) 2,1 2,0 2,3 1,7 2,2 1,6 2,3 10 1,7 2,3 11 1,8 2,0 12 1,8 Hå T©y hồ tơng đối nông Vào mùa cạn, chỗ sâu khoảng 2,32,5m vào mùa ma, chỗ sâu khoảng 2,8-3m Hồ Tây hồ móng ngựa, có nguồn gốc từ sông Hồng trình dịch chuyển đổi dòng lòng sông, trầm tích Hồ Tây kết trình kế thừa phát triển dựa trầm tích sông Hồng, gồm hệ trầm tích phức tạp sông hồ [10] Do Hồ Tây khúc uốn sông Hồng cổ, tầng trầm tích có lớp: lớp (0-0,2m) trầm tích bột sét pha cát màu xám đen giàu xác rong tảo; lớp thứ hai (0,2-0,6m) bột sét màu nâu, môi trờng oxy hãa vµ líp thø ba (0,60,9m) lµ sÐt bét màu xám đen giàu xác rong tảo 3.1.2 Điều kiện kinh tÕ-x· héi cđa khu vùc xung quanh hå T©y 3.1.2.1 Dân c đất đai Xung quanh Hồ Tây có phờng Quận Tây Hồ phờng Quận Ba Đình với số dân 33.123 ngời sống giáp hồ Diện tích đất sử dụng quanh hồ 78,72ha, diện tích đất khu dân c 52,48ha [9] D©n sè vïng xung quanh Hå T©y ph©n bố không đồng Dân c chủ yếu tập trung phía Nam Đông Nam hồ Thành phần dân c gồm dạng: - Những dân c sống thức quanh hồ với phần đông hộ gia đình sống lâu đời tạo thành quần c với làng nghề tiếng nh Võng Thị (chài lới), Nghi Tàm (tơ tằm, dệt lụa, trồng hoa), Bởi (làm giấy), Thành Công (dệt vải) - Những dân c tới thuê khu vực cao ráo, có khí hậu tốt đợc xây dựng nhiều năm qua quanh hồ, nh Quảng An Hồ Tây có diện tích đất nông nghiệp chiếm 26,24ha [9] Diện tích đất nông nghiệp xung quanh Hồ Tây đợc sử dụng chủ yếu để trồng rau màu đặc biệt cảnh nh đào, quất, loại hoa Nhật Tân, Nghi Tàm Hàng năm có số lợng lớn phân hóa học thuốc BVTV từ hoạt động nông nghiệp đổ xuống hồ Theo kết điều tra tình hình sử dụng thuốc BVTV cho thấy có nhiều loại thuốc diệt côn trùng đợc sử dụng nh Monitor, Wofatox, Bassa, 22 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Pulichin loại phân hóa học thờng dùng Urê, phân tổng hợp NPK gây ảnh hởng lớn đến chất lợng nớc hồ 3.1.2.2 Cơ sở hạ tầng Cơ sở hạ tầng vùng xung quanh Hồ Tây không đồng có biến đổi mạnh mẽ qua năm [10] - Khu vực phía Tây Nam Thuỵ Khê-Bởi: đà có hệ thống sở hạ tầng nh điện, nớc, thoát nớc nhng cha đồng bộ, cha đáp ứng nhu cầu nhân dân, cống thoát nhỏ tiêu thoát nớc Cống Tàu Bay cống Đõ cống thoát nớc lớn khu vực Các hộ sống sát hồ thờng x¶ trùc tiÕp níc th¶i xng hå - Khu vùc Bởi trình đô thị hóa, hệ thống thoát nớc cha đồng không thông thoát thờng xuyên nên hay gây úng ngập cục vào ngày ma Trong khu vùc nµy cã cèng TrÝch Sµi lµ lớn nhất, hộ xung quanh xả nớc thải thẳng xuống hồ - Khu vực phía Tây Bắc thuộc địa phận Xuân La, Nhật Tân có hệ thống thoát nớc cha hoàn thiện Hầu hết quanh hå cịng x¶ trùc tiÕp níc th¶i xng hồ nên ảnh hởng nhiều đến chất lợng nớc hồ - Khu vực phía Đông có hệ thống cống rÃnh cụm dân c chảy trực tiếp hồ, cống thờng dân tự làm lấy nên chất lợng Tại khu vực xung quanh Hồ Tây có nhiều dịch vụ nhà hàng, khách sạn hoạt động Các nhà hàng xung quanh Hồ Tây hoạt động nhộn nhịp Những nhà hàng đơng nhiên xả nớc thải Hồ Tây mà biện pháp xử lý sơ Hiện có số khách sạn nớc quốc tế hoạt động khu vực xung quanh Hồ Tây Ngoài có công viên nớc Hồ Tây hoạt động phía Bắc hồ Những khách sạn khu vực vui chơi có hệ thống xử lý nớc thải tốt 3.2 Hiện trạng môi trờng nớc hồ Tây 3.2.1 Vài nét hệ động thực vật Hồ Tây Hồ Tây hệ sinh thái đất ngập nớc đặc biệt với đa dạng động vËt, thùc vËt - Thùc vËt thñy sinh Macrophyta: thùc vật thủy sinh Hồ Tây trớc có khoảng 18 loài phát triển mạnh vùng ven bờ Những thùc vËt nµy cã thĨ chia thµnh nhãm sinh thái: nhóm trôi tự do, nhóm sống nớc, nhóm có mặt nớc Trớc hồ có loài có hoa đẹp nh hoa sen, hoa súng đến đà giảm nhiều Thành phần loài thực vật thủy sinh Macrophyta đà bị giảm [9] Theo số tác giả nguyên nhân chủ yếu việc loài thực vật thủy sinh Macrophyta giảm có lẽ khai thác mức ngời tảo phát triển mạnh, làm cho mật độ tảo vi khuẩn lớn, độ đục cao, đà cản trở độ xuyên sâu ánh sáng khiến cho loài thực vật nhạy cảm với ánh sáng bị chết, dẫn đến số lợng chúng giảm dần - Thực vËt nỉi Phytoplankton: thùc vËt nỉi cã xu híng gi¶m thành phần loài mật độ Về cấu phát đợc 17 loài vi khuẩn lam 107 loài tảo thuộc ngành Trong ngành tảo lục có nhiều loài 55 loài, ngành tảo mắt có 28 loài, ngành tảo silic có 22 loài, hai ngành tảo giáp tảo vàng 23 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 ngành có loài [9] Tảo mắt thị cho thủy vực giàu chất dinh dỡng Thành phần loài ngành tảo mắt vi khuẩn lam tăng so với trớc nhng thành phần loài tảo lục, đặc biệt tảo giáp lại giảm Điều chứng tỏ chất lợng nớc đà thay đổi theo chiều hớng giàu dinh dỡng Tuy nhiên số lợng thành phần loài tảo lục chiếm u chứng tỏ Hồ Tây cha bị ô nhiễm nặng - Động vật Zooplankton: động vật Hồ Tây có 29 loài, loài Giáp xác chân chèo (Copepoda), 12 loài Giáp xác râu ngành (Cladocera), 11 loài nhóm Rotatoria (trùng bánh xe) loài có vỏ (Ostracoda), nhãm Rotatoria chiÕm u thÕ 66%, nhãm Copepoda 20%, nhãm Cladocera 11% vµ Ostracoda chiÕm 3% [6] Sù chiÕm u nhóm Rotatoria chứng tỏ Hồ Tây có ô nhiễm hữu đợc thể hình Hình Tỷ lệ động vật Zooplankton Hồ Tây (Nguồn: [6]) - Động vật đáy Zoobenthos: động vật đáy Hồ Tây có 16 loài bao gồm lớp côn trùng có loài, giun tơ có loài, th©n mỊm ch©n bơng (Gastropoda) chiÕm u thÕ víi loài, lớp thân mềm hai mảnh vỏ (Bivalvia) có loài lớp cá có loài Các kết nghiên cứu nhiều tác giả cho thấy nhóm giun tơ ấu trùng Chironomidae thờng thị cho môi trờng bị ô nhiễm hữu cơ, đồng thời động vật thân mềm, đặc biệt ốc họ Viviparidae lại thị cho môi trờng nớc Trong cấu trúc số lợng, nhóm giun tơ ấu trùng Chironomidae chiếm u mật độ số lợng nhng nhóm ®éng vËt th©n mỊm chiÕm u thÕ vỊ sinh khèi.VỊ mùa khô mật độ trung bình động vật đáy Hồ Tây 526con/m 2, tơng ứng sinh khối 83,85g/m3 Trong mùa ma mật độ trung bình 482con/m2 nhóm èc chiÕm u thÕ trªn 80% sinh khèi chung Sè lợng động vật đáy, sinh vật lợng động vật đáy có xu hớng giảm [7] - Khu hệ cá: khu hệ cá Hồ Tây có 36 loài thuộc 13 họ, họ cá chép Cyprinidae chiếm u với 22 loài (61%) Trong khu hệ cấu đàn cá nu«i 24 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH số 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 bao gồm loài cá mè trắng, mè hoa, chép, trắm, trôi ấn Độ chiếm u Các loài cá tự nhiên có xu hớng Cá tự nhiên Hồ Tây chiếm 30,5% tổng số loài cá hồ Ng giới Hồ Tây có ảnh hởng sông Hồng, hầu hết loài có hồ thấy sông Hồng, 27 loài chiếm 75% [13] Một số loài khẳng định chắn di nhập từ sông Hồng vào nh cá Lành canh, cá Chạch sông loài cá đà thích ứng với điều kiện sinh thái Hồ Tây Sự phân bố loài cá tự nhiên có nét đặc trng theo điều kiện sinh th¸i thÝch øng Cã nhãm c¸ thÝch øng sinh thái chính: nhóm cá tầng đáy hồ nh cá bò phân bố nơi nớc sâu, địa hình phức tạp; nhóm cá tầng đáy thờng loài cá diếc, cá dầu; nhóm cá tầng mặt thờng loài cá ăn thực vật nh cá mè, cá mơng Đến mùa sinh sản, nhiều loài cá tập trung thành đàn sinh hoạt chủ yếu tầng mặt nh cá diếc song hầu hết loài cá hồ Tây khó sinh hoạt thành đàn hồ bị khuấy động Chỉ khu vực tơng đối yên tĩnh, đáy hồ tơng đối phẳng nh chùa Trấn Quốc gặp đàn cá mè, cá trôi Trong khu hệ cá Hồ Tây có số loài thuộc sách đỏ nh cá Vền, cá Trắm đen Có số loài mô tả nh cá bống, cá dầu Cá nguồn lợi thủy sản to lớn Hồ Tây, số sinh vật khác nh èc, trai cịng lµ ngn thđy sản có sản lợng cao Tại Hồ Tây, Công ty khai thác Hồ Tây đà tiến hành nuôi trồng đánh bắt thủy sản với sản lợng cá bình quân hàng năm khoảng 550 [9] Ngoài cá nhân thờng xuyên đánh bắt ốc, trai , nhiên việc khai thác đánh bắt thủy sản cá nhân cha đợc tổ chức quản lý tốt 3.2.2 Chất lợng môi trờng nớc Hồ Tây Các tiêu lý hóa tiêu vi sinh đợc tiến hành khảo sát lấy mẫu điểm hồ Tây, là: bến nhà thuyền Hồ Tây (HT1), cống Xuân La (HT2), cống Đõ (HT3), hồ dới (HT4), hồ (HT5), công viên nớc Hồ Tây (HT6)[11] Các kết bảng bảng cho thấy tiêu lý-hóa nớc mặt Hồ Tây tơng đối ổn định điểm đo, hàm lợng DO, COD, BOD5, hàm lợng kim loại nặng nh Cd, Cr, Zn, Fe, Cu, Pb, Hg cịng nh hµm lợng Phenol, H2S, Asen, cặn lơ lửng, dầu khoáng dới mức giới hạn cho phép trừ hàm lợng Nitơrit (NO2-) tơng đối cao so với tiªu chuÈn cho phÐp ë cét B theo tiªu chuÈn chất lợng nớc mặt TCVN 5942-1995 Tại số điểm đo gần nh cống Xuân La (HT2), cống Đõ (HT3) chất lợng nớc đợc đảm bảo theo yêu cầu cột B theo tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt TCVN 5942-1995 KÕt qu¶ ë b¶ng cịng cho thÊy pH dao động khoảng từ 6,8 đến 8,2 chuyển dịch phía kiềm tính Kết tiêu lý hóa tiêu vi sinh Hồ Tây đợc thể bảng 7, bảng hình Bảng Tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt (TVVN 5942-1995) (Nguån:[11]) 25 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CH sè 11 - B1 - §H KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688 Giá trị giới hạn cho phép thông số nồng độ chất ô nhiễm nớc mặt Giá trị giới hạn A B Thông số Đơn vị pH mg/l 8,5 5,5 - BOD5 (200C) mg/l