ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI TỚI CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU BẰNG CÔNG CỤ TOÁN HỌC

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI TỚI CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU BẰNG CÔNG CỤ TOÁN HỌC Hoàng Thị Thu Trang, Trần Hồng Thái, Phạm Văn Hải, Lê Vũ Việt phong Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường 1. Giới thiệu lưu vực sông nghiên cứu Lưu vực sông Cầu là một trong lưu vực sông lớn ở nước ta, có vị trí địa lý đặc biệt, phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh nằm trên lưu vực. Đây là lưu vực quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình có diện tích lưu vực 6030 km2 với dòng chính sông Cầu dài 288,5 km bắt ngu ồn từ núi Vạn On ở độ cao 1175m và đổ vào sông Thái Bình ở Phả Lại. Trong lưu vực sông Cầu có tới 26 phụ lưu cấp I với tổng chiều dài 671km và 41 phụ lưu cấp II với tổng chiều dài 643 km và hàng trăm km sông cấp III, IV và các sông suối ngắn dưới 10km. Lưu vực sông Cầu nằm trong vùng mưa lớn của Bắc Kạn và Thái Nguyên với tổng lượng nước hàng năm đạt 4,200 km 3 . Sông Cầu được điều tiết bởi Hồ Núi Cốc với dung tích hàng trăm triệu m 3 . Hình 1: Lưu vực sông Cầu 2. Đặc điểm các nguồn thải trên lưu vực Trên lưu vực Cầu đang diễn ra nhiều hoạt động kinh tế – xã hội có ảnh hưởngtrực tiếp hoặc gián tiếp đến môi trường nước với qui mô và điều kiện phân bố khác nhau như: công nghiệp, đô thị, nông nghiệp, sản xuất làng nghề, sinh hoạt và y tế, v.v…Cơ cấu kinh tế giữa các tỉnh trên lưu v ực sông Cầu có sự khác biệt khá lớn, do vậy lượng và loại nước thải tại các khu vực khác nhau trên lưu vực sông Cầu cũng khác nhau. Trên địa bàn các tỉnh Bắc Kạn, Bắc Giang và các vùng thuần nông khác, tác nhân gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là nước thải sinh hoạt và nông nghiệp. Ngược lại, tại các huyện giáp sông Cầu thuộc các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc (huyện Mê Linh), Hà Nội (huyện Đông Anh), ô nhiếm nước chủ yếu do các hoạ t động sản xuất nông nghiệp, làng nghề và đô thị. Việc xác định rõ nguồn gây tác động, dạng chất gây ô nhiễm chủ yếu đối với từng đoạn sông cũng như trong toàn bộ lưu vực sông sẽ giúp thiết kế các điểm quan trắc và lựa chọn các thông số quan trắc phù hợp hơn. Trong quá trình phát triển, công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các địa phương trên lưu vực sông Cầu đã và đang tiếp tục đối mặt với vấn đề ô nhiễm các nguồn nước với xu hướng ngày một gia tăng, đặc biệt là ở khu vực hạ lưu của hệ thống sông này. Các nguồn thải gây ô nhiễm chính đối với hệ thống sông Cầu được nhận diện bao gồm: Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 432 2.1. Nước thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp Theo thống kê đến năm 2004, toàn bộ lưu vực sông Cầu có hơn 2000 doanh nghiệp sản xuất công nghiệp, trong đó Bắc Giang chiếm tỷ lệ cao nhất 28%, Hải Dương 23%, Bắc Ninh 22%. Các ngành sản xuất công nghiệp gồn có luyện kim, chế biến thực phẩm, chế biến lâm sản, vật liệu xây dựng, v.v. Các khu công nghiệp (KCN) và nhà máy lớn t ập trung chủ yếu ở Thái Nguyên (27 KCN, trong đó 12 KCN đã đi vào hoạt động), Hải Dương, Bắc Ninh, Bắc Giang. Xét về tổng lượng, tỷ lệ đóng góp nước thải của một số ngành sản xuất chính thể hiện như Hình 2 Hình 2: T ỷ lệ nước thải của một số nhóm ngành sản xuất chính 4, 4% 3, 3% 2, 2% 7, 7% 55, 55% 29, 29% Dệt may, bao bì Sản xuất vật liệu xây dựng Chế biến nông sản, thực phẩm Giấy Kim khí Khai thác mỏ - Công nghiệp khai thác mỏ và tuyển quặng: phát triển ở các tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyên. Hầu hết các khu mỏ khai thác đều không có khu xử lý nước thải, nước thải được xả thẳng vào nguồn nước mặt với tải lượng ngày càng tăng; - Công nghiệp luyện kim, cán thép: tập trung chủ yếu ở Thái Nguyên với tổng lượng nước thải khoảng 16.000 m 3 /ngày đêm. Trong đó, nước thải của khu gang thép Thái Nguyên (với lưu lượng 1,3 triệu m 3 /năm) và KCN Sông Công chiếm tỷ lệ lớn nhất; - Công nghiệp sản xuất giấy: cũng là nguồn ô nhiễm đáng kể với tổng tải lượng khoảng 3.500 m 3 /ngày, trong đó nước thải của nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ (Thái Nguyên) và nhà máy sản xuất Giấy Đế với hàm lượng hữu cơ cao, ảnh hưởng lớn tới chất lượng nước sông; - Chế biến thực phẩm: lưu lượng nước thải chưa qua xử lý của các nhà máy, cơ sở sản xuất, chế biến thực phẩm tại các tỉnh trên lưu vực đổ vào sông Cầu khoảng 2.000 m 3 /ngày, với hàm lượng chất hữu cơ, vi khuẩn, Coliform cao. 2.2. Nước thải làng nghề Trên lưu vực sông Cầu có trên 200 làng nghề (nấu rượu, sản xuất giấy, mạ kim loại, tái chế phế thải, gốm sứ,… ) tập trung chủ yếu ở Bắc Ninh (60 làng nghề), và một số làng nghề rải rác ở Thái Nguyên, Vĩnh Phúc (16 làng nghề ), Bắc Giang được biểu diễn như trong Hình 3. Nước thải các làng nghề ở tỉnh này chủ yếu chưa qua xử lý mà thải trực tiếp vào các sông, kênh mương thoát nước rồi chảy vào sông Cầu: - Các làng nghề ở Bắc Ninh thải vào sông Ngũ Huyện Khê; - Các làng nghề ở Vĩnh Phúc thải vào sông Cà Lồ; - Các làng nghề ở Thái Nguyên thải trực tiếp vào sông Cầu. Hình 3: T ỷ lệ các làn g n g hề trên một số tỉnh trên lưu vực sông Cầu 30, 30% 27, 27% 21, 21% 13, 13% 9, 9% Hải Dương Bắc Kạn, Thái Nguyên Bắc Ninh Bắc Giang Vĩnh Phúc Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 433 2.3. Nước thải sinh hoạt Dân số đô thị ngày càng tăng nhanh cùng với tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanh trên lưu vực, trong khi hệ thống cấp thoát nước chưa phát triển tương ứng, đã làm gia tăng vấn đề ô nhiễm do nước thải sinh hoạt. Hầu hết lượng nước thải sinh hoạt đều không qua xử lý mà đổ thẳng vào các sông hồ trong lưu vực. Tỷ lệ đóng góp lượng thải của các tỉnh trong lưu vực ước tính theo số dân Hình 4: Tỷ lệ nước thải sinh hoạt của các tỉnh trên lưu vực ước tính theo số dân 17, 17% 16.1, 16% 23, 23% 4.3, 4% 25, 25% 14.5, 15% Bắc Giang Thái Nguyên Vĩnh Phúc Bắc Kạn Bắc Ninh Hải Dương từng tỉnh như Hình 4. Theo Hình 4, Hải Dương là tỉnh có lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất, chiếm 25%, tuy nhiên do nằm cuối lưu vực nên nước thải của tỉnh này gần như không ảnh hưởng đến chất lượng nước lưu vực. 2.4. Nước thải y tế Theo số liệu thống kê năm 2005, trên các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu có hơn 1.200 cơ sở y t ế với lượng nước thải y tế ước tính là khoảng 5.400 m3/ngày. Nước thải y tế thường chứa nhiều hóa chất độc hại, chất hữu cơ và các vi khuẩn gây bệnh, không qua xử lý mà được thải trực tiếp vào nguồn nước. 2.5. Nước thải nông nghiệp Sản xuất nông nghiệp là hoạt động sản xuất quan trọng được quan tâm phát triển tại các tỉnh thuộc lưu vực sông C ầu. Tuy nhiên, do mở rộng sản xuất nên lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng trong nông nghiệp cũng khá lớn, khoảng 3kg/ha/năm, trong đó thuốc trừ sâu chiếm tỷ lệ lớn nhất (68,3%). Tại Bắc Giang, lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng ước tính khoảng 145 tấn/năm (theo báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Bắc Giang). Lượng hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh gồm khoảng 1.200 tấn và khoảng 200.000-300.000 tấn phân NPK. Tại các vùng trồng rau, tỷ lệ thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng cao gấp 3-5 lần các vùng trồng lúa. Nước thải và chất thải rắn từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm của các tỉnh liên quan đến lưu vực sông Cầu đều được đổ xuống các nguồn n ước mặt vì các biện pháp xử lý ở đây còn rất hạn chế. 2.6. Nguồn thải từ rác thải rắn Theo thống kê trên lưu vực, mỗi ngày có khoảng trên 1.500 tấn rác thải đô thị các loại, chủ yếu là rác thải sinh hoạt. Công tác thu gom rác trên lưu vực nhìn chung còn chưa tốt, chỉ khoảng 40-45% lượng rác được thu gom, ở khu vực đô thị, tỷ lệ này cao hơn, khoảng 60-70%. Lượng rác thải rắ n không được thu gom và chôn lấp hợp vệ sinh mà được đổ tập trung ở rìa đường hay vứt xuống các mương, rãnh và sông suối sẽ là nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng cho nguồn nước lưu vực sông Cầu. Lượng rác thải công nghiệp và y tế tuy không nhiều như rác thải sinh hoạt nhưng lại chứa nhiều hóa chất độc hại ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 434 3. Ứng dụng mô hình toán đánh giá chất lượng nước lưu vực sông Cầu Để có cơ sở khoa học đánh giá chất lượng nước lưu vực sông Cầu dưới ảnh hưởng của các hoạt động phát triển kinh tế, cụ thể là các nguồn thải, trong nghiên cứu này chúng tôi đã sử dụng mô hình MIKE 11. Đây là một phần mềm kỹ thuật chuyên dụng do Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây d ựng và phát triển, đã được kiểm nghiệm thực tế, là một bộ phần mềm tích hợp đa tính năng, gồm có nhiều môđun với các chức năng và nhiệm vụ khác nhau, trong đó có môđun thủy lực và chất lượng nước. Ngoài ra, mô hình còn có giao diện thân thiện, dễ sử dụng và có ứng dụng kỹ thuật Hệ thông tin địa lý GIS - một kỹ thuật mới với tính hiệu quả cao. 3.1. Mô đun thủy lực HD Mô đun thủy lực được xây dựng trên cơ sở hệ phương trình Saint Venant 1 chiều cho trường hợp dòng không ổn định, với hai phương trình sau: Phương trình liên tục QA q xt ∂∂ += ∂∂ (1) Phương trình động lượng 2 2 0 AR Q gQ Q A Qh gA tx xC α ⎛⎞ ∂ ⎜⎟ ∂∂ ⎝⎠ =++ ∂∂ ∂ = (2) Đây là một hệ hai phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến bậc nhất. Trong trường hợp tổng quát, hệ phương trình có dạng này không giải được bằng phương pháp giải tích, do đó, người ta đã giải hệ phương trình này bằng phương pháp số với lược đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn (Abbott-Inoescu). 3.2. Các mô đun chất lượng nước Để giải quyết các vấn đề chất lượng nước có liên quan đến những phản ứng sinh hoá, mô hình MIKE 11 phải đồng thời sử dụng cả hai mô đun đó là mô đun tải - khuếch tán (AD) và mô đun sinh thái (Ecolab). Mô đun truyền tải khuếch tán được dùng để mô phỏng vận chuyển một chiều của chất huyền phù hoặc hoà tan (phân huỷ) trong các lòng dẫn hở dựa trên phương trình để trữ tích luỹ với gi ả thiết các chất này được hoà tan trộn lẫn. Mô đun sinh thái giải quyết khía cạnh chất lượng nước trong sông tại những vùng bị ảnh hưởng bởi các hoạt động dân sinh kinh tế. Mô đun này phải được đi kèm với mô đun tải - khuếch tán, điều này có nghĩa là mô đun chất lượng nước giải quyết các quá trình biến đổi sinh học của các hợp chất trong sông còn mô đun tải - khuếch tán được dùng để mô phỏng quá trình truyền tải khuếch tán của các hợp chất đó. 3.3. Kết quả ứng dụng mô hình MIKE 11 Để đánh giá mối quan hệ giữa các nguồn ô nhiễm và chất lượng nước trong sông bằng mô hình toán cần sử dụng rất nhiều loại tài liệu, trong đó có tài liệu thủy văn, thủy lực và chất lượng nước. Các số liệu thuỷ văn, thuỷ lực trước tiên được sử dụng để diễn toán chế độ thuỷ lực trong hệ thống sông nghiên cứu, làm đầu vào cho bài toán chất lượng nướ c, sau Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 435 đó kết hợp với các số liệu chất lượng nước để tính toán mô phỏng chất lượng nước trong các sông. Trong khuôn khổ của bài báo này, chúng tôi chỉ tập trung vào việc mô phỏng chất lượng nước sông dưới tác động của các nguồn thải. Các kết quả tính toán mô phỏng chế độ thủy văn, thủy lực sông Cầu được giới thiệu chi tiết hơn trong Báo cáo tổng kết dự án “Ứng dụng mô hình tính toán dự báo ô nhiễm môi trường nước cho các lưu vực sông: Cầu, Nhuệ – Đáy, Sài Gòn – Đồng Nai” ( Trần Hồng Thái và nnk, 2006) a. Kết quả mô phỏng chất lượng nước lưu vực sông Cầu Kết quả tính toán thủy lực kết hợp với các số liệu về nguồn thải và số liệu quan trắc chất lượng nước sẽ là đầu vào cho bài toán chất lượng nước. Do thiếu các số liệu chất lượng nước trên các sông Thương, sông Lục Nam, sông Cà Lồ nên trong nghiên cứu này chúng tôi chỉ mô phỏng chất lượng nước trên sông Cầu đoạn từ Thác Bưởi đến nút giao giữa sông Cầu và sông Th ương. Đoạn sông mô phỏng chất lượng nước minh họa như Hình 5 với 5 thông số chất lượng nước được mô phỏng là DO, BOD, tổng Nitơ, tổng Photpho, tổng Coliforms: Số liệu đầu vào cho mô hình chất lượng nước là: + Các điều kiện biên trên và biên dưới thủy lực trên hệ thống sông ứng với sơ đồ sau khi đã được thu gọn; Hình 5 : Sơ đồ mô phỏng các sông thuộc hệ thống sông lưu vực sông Cầu + Các điều kiện biên: nồng độ các chất trong nước tại các trạm biên trên (Gia Bảy, Cầu Sơn, Chũ) và biên dưới (trạm Phả Lại); + Các nguồn ô nhiễm: vị trí các nguồn gây ô nhiễm, nồng độ và lưu lượng thải; Số liệu tại các điểm quan trắc dọc sông để hiệu chỉnh mô hình. Các số liệu này phải được đo đạc đồng bộ với số liệu dùng làm biên trên và biên dưới trong mô hình thuỷ lực và mô hình chất lượng nước. Vị trí các điểm quan trắc chất lượng nước dọc sông Cầu được thể hi ện như Bảng 1. Bảng 1. Vị trí các điểm quan trắc chất lượng nước trên sông Cầu Điểm Vị trí Đặc điểm 14 Phường Quan Thiều- Thành phố Thái Nguyên Nước thải nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ + nhiệt điện Cao Ngạn 15 Phường Trưng Vương- Thành phố Thái Nguyên Nước thải sinh hoạt thành phố và đoạn sông phía trên 16 Cam Giá-Thành phố Thái Nguyên Nước thải KCN gang thép Thái Nguyên 17 Úc Sơn-Phú Bình- Thái Nguyên Trước khi sông Cầu ra khỏi Thái Nguyên 20 Xã Hợp Thịnh-Hiệp Hòa-Bắc Giang Khống chế CLN hợp lưu sông Công, sông Cầu 18 Xã Hương Lâm-Việt Yên-Bắc Giang Khống chế CLN SC trước sông Cà Lồ 25 Vạn An - Yên Phong Chịu ảnh hưởng từ làng Vân Hà-Bắc Giang. Nước đục, nhiều tàu bè qua lại Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 436 Kết quả hiệu chỉnh mô hình chất lượng nước tại các vị trí dọc sông Cầu cho hai chỉ tiêu DO và BOD được minh họa trên hai hình 6 và 7. 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Tính toán Thực đo TCVN 5942-B Hình 6: So sánh nồng độ DO giữa kết quả tính toán với số liệu thực đo năm 2005 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10. 0 12. 0 14. 0 16. 0 15 16 17 20 18 25 V ị trí Tính toán Thực đo TCVN 5942-A Hình 7: So sánh nồng độ BOD giữa kết quả tính toán với số liệu thực đo năm 2005 Các giá trị thực đo năm 2005 và các giá trị tính toán tại các điểm hiệu chỉnh có sự trùng lặp khá tốt. Tuy nhiên, tại một số vị trí, sai số giữa số liệu thực đo và giá trị tính toán còn vẫn khá lớn (điểm 17). Từ đó, sơ bộ xác định được bộ thông số chất lượng nước của lưu vực sông Cầu. Để đánh giá mức độ phù hợp củ a bộ thông số này, ta sử dụng số liệu thực đo tháng 11/2006 vào kiểm định mô hình. Kết quả mô phỏng các chỉ tiêu DO và BOD tại các vị trí dọc sông Cầu như các hình 8 và 9. Nhìn chung, kết quả kiểm định tương đối tốt (các vị trí 15,16, 25 có sự trùng lặp cao), tuy nhiên tại vị trí 17 sự sai lệch vẫn còn khá cao. 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Tính toán Thực đo TCVN 5942-B Hình 8: Kết quả kiểm định DO 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Tính toán Thực đo TCVN 5942-A Hình 9: Kết quả kiểm định BOD Như vậy, qua mô phỏng ta thấy giữa chất lượng nước sông Cầu và các hoạt động phát triển kinh tế xã hội đang diễn ra trên lưu vực có một mối quan hệ nhân quả chặt chẽ. Các kết quả mô phỏng từ mô hình cho thấy tại các điểm quan trắc ở tỉnh Thái Nguyên với tốc độ phát triển dân sinh - kinh tế khá mạnh ( tương ứng với các vị trí 14, 15, 16, 17) giá trị DO quan trắc được cũ ng như tính toán đều giảm thấp, tuy nhiên vẫn thỏa mãn tiêu chuẩn nước mặt loại B, giá trị BOD tại một số vị trí khá cao (vị trí 16, 20) đã vượt tiêu chuẩn nước mặt loại A nhiều lần do chất lượng nước tại vị trí 16 bị ảnh hưởng bởi nước thải khu gang thép Thái Nguyên, còn tại vị trí 20 có sự gia nhập của nước sông Công cũng đã bị ô nhiễm nặng. Để làm sáng tỏ hơ n mối quan hệ giữa sự phát triển kinh tế xã hội trên lưu vực sông với diễn biến chất lượng nước các sông, bài báo này đưa ra một số kịch bản biến đổi nguồn thải và phân tích ảnh hưởng tương ứng tới chất lượng nước nhằm chỉ rõ với Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 437 từng trường hợp nguồn thải biến đổi, chất lượng nước sẽ thay đổi và diễn biến theo xu hướng nào. b. Xây dựng các kịch bản tính toán Các kịch bản tính toán này được xây dựng dựa trên các quy hoạch và chiến lược phát triển kinh tế xã hội trong lưu vực đến năm 2010. Theo các quy hoạch, đến năm 2010, tỉnh Thái Nguyên, ngoài KCN Sông Công I (70 ha) sẽ có thêm KCN Sông Công II (100 ha) và 27 KCN nhỏ khác với tổng diện tích là 450 ha làm cho lượng nước thải công nghiệp từ khu vực này sẽ tăng lên, cụ thể như trong Bảng 2. Bảng 2. Quy hoạch các KCN tỉnh Thái Nguyên đến năm 2010 STT Năm Khu công nghiệp Diện tích Tỉ lệ diện tích đã lấp đầy (%) Lượng nước thải (m 3 /ngày đêm) 1 Sông Công I 69.73 54.75 1833 2 2005 12 Khu - cụm công nghiệp nhỏ mới thành lập 204 100 9792 3 Sông Công II 100 100 4800 4 2010 15 Khu - cụm công nghiệp nhỏ mới thành lập 256 50 6144 (Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên 2004 – 2005 – UBND tỉnh Thái Nguyên) Tỉnh Bắc Ninh hiện có 4 KCN (Tiên Sơn, Quế Võ, Yên Phong, Đại Đồng- Hoàn Sơn) với diện tích quy hoạch là 1.956 ha, đã quy hoạch và xây dựng trên 50 cụm công nghiệp và làng nghề. Dự kiến, đến năm 2010 sẽ phát triển thêm 4 KCN nữa là (Nam Sơn - Hạp Lĩnh, Quế Võ II, Thuận Thành và Yên Phong II) nâng tổng số lên 8 KCN với diện tích quy hoạch trên 3.000 ha, do đó, lượng nước thải từ các KCN đổ vào sông Cầu sẽ tăng lên, như minh họa trong Bảng 3. Bảng 3. Quy hoạch các KCN tỉnh Bắc Ninh đến năm 2010 STT Năm Khu công nghiệp Diện tích Tỉ lệ DT tích đã lấp đầy (%) Lượng nước thải 1 Tiên Sơn 500 70 19200 2 Quế Võ 770 70 16632 3 Đại Đồng- Hoàn Sơn 300 55 4320 Yên Phong 300 - - 4 2005 15 cụm công nghiệp vừa và nhỏ 357 100 17136 5 Yên Phong II 6 Quế Võ II 7 Thuận Thành 8 Nam Sơn- Hạp Lĩnh 1000 66 31680 9 2010 39 cụm công nghiệp vừa và nhỏ 1293 50 31032 (Nguồn: Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Bắc Ninh đến năm 2020 - Bắc Ninh. 2005) Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 438 Như vậy, theo các quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010 với giả thiết các KCN trên lưu vực sông được lấp đầy, thì lưu lượng nước thải từ các KCN và khu dân cư đổ vào sông Cầu sẽ tăng mạnh, được thể hiện như hình 10. Các kịch bản xả thải đều với lượng nước thải tăng nhưng mức độ ô nhiễm khác nhau. Biểu đồ so sánh sự gia tăng lượng nước thải từ các KCN và từ các khu dân cư đến năm 2010 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Công nghiệp Sinh hoạt Lưu lượng (10 3 m 3 / ngày đêm) Năm 2005 Năm 2010 Hình 10: So sánh sự gia tăng lượng nước thải từ các KCN và khu dân cư đến năm 2010 Kịch bản 1: Nếu lượng nước thải trong lưu vực tăng nhưng không được xử lý Theo Hình 10 ta thấy lượng nước thải trung bình đổ vào sông Cầu từ các nguồn thải công nghiệp và sinh hoạt đến năm 2010 sẽ tăng khoảng 1.3 lần. Kết quả tính toán dự báo chất lượng nước sông Cầu cho DO và BOD tại một số vị trí dọc sông Cầu đến năm 2010 tương ứng với kịch bản xả thải này được biểu diễn trên Hình 11 và 12. 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCVN 5942-B Hình 11: So sánh nồng độ DO thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCVN 5942-A Hình 12: So sánh nồng độ BOD thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 Kịch bản 2: Nếu lượng nước thải trong lưu vực tăng nhưng đã được xử lý 30% Với giả thiết 30% lượng nước thải đổ vào sông Cầu đã qua xử lý, kết quả dự báo chất lượng nước sông Cầu đến năm 2010 cho kịch bản xả thải này được biểu diễn trên các hình 13, 14 tương ứng cho DO và BOD. 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCVN 5942-B Hình 13: So sánh nồng độ DO thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCVN 5942-A Hình 14: So sánh nồng độ BOD thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 439 Kịch bản 3: Nếu lượng nước thải trong lưu vực tăng nhưng đã được xử lý 40% Với giả thiết 40% lượng nước thải đổ vào sông Cầu đã qua xử lý, kết quả dự báo chất lượng nước sông Cầu đến năm 2010 cho kịch bản xả thải tương ứng được biểu diễn trên Hình 15,16 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCV N 5942-B Hình 15: So sánh nồng độ DO thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCVN 5942-A Hình 16: So sánh nồng độ BOD thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 Kịch bản 4: Nếu lượng nước thải trong lưu vực tăng và đã được xử lý theo TCVN 5945-1995 – B. Với giả thiết lượng nước thải đổ vào sông Cầu đã qua xử lý theo TCVN 5945- 1995 - B, kết quả dự báo chất lượng nước sông Cầu đến năm 2010 cho kịch bản xả thải tương ứng được biểu diễn trên các hình17, 18 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCVN 5942-B Hình 17: So sánh nồng độ DO thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 14 15 16 17 20 18 25 Vị trí Nồng độ (mg/l) Năm 2005 Năm 2010 TCVN 5942-A Hình 18: So sánh nồng độ BOD thực đo tháng 11/ 2005 và dự báo đến 2010 So sánh kết quả tính toán các kịch bản trên ta thấy rõ ràng nếu lượng nước thải tăng lên khi các hoạt động sản xuất phát triển nhiều hơn và dân số tăng mà không có sự can thiệp của con người thì dòng sông hiện đang trong tình trạng ô nhiễm sẽ ngày càng bị ô nhiễm hơn. Tuy nhiên, nếu có sự quy hoạch và xây dựng những khu xử lý nước thải hợp lý, thì nồng độ ô nhiễm của nước thải sẽ được cải thiện và tình trạng ô nhiễm trong sông sẽ được hạn chế bớt. 4. Kết luận Trong nghiên cứu này, mối quan hệ nhân quả giữa các nguồn thải và chất lượng nước đã được đề cập và phân tích một cách định lượng bằng mô hình toán chất lượng nước. Chất lượng nước sông giảm được xem như là hệ quả của gia tăng các nguồn thải đổ ra sông tương ứng với sự phát triển kinh tế xã hội trong lưu vực. Kết quả mô phỏng bằng mô hình MIKE 11 khá tốt, mở ra một hướng ứng dụng mới, hiệu quả và đáng tin cậy trong việc đánh giá hiện trạng chất lượng nước cũng như ứng dụng trong dự báo Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 440 diễn biến chất lượng nước trong tương lai của các con sông. Từ đó các nhà quản lý sẽ có cơ sở khoa học, đưa ra những biện pháp quản lý chất lượng nước cũng như những điều chỉnh trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội để hướng tới sự phát triển bền vững. Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Văn Cư và nnk - Báo cáo kết quả dự án KHCN cấp nhà nước: Môi trường lưu vực sông Cầu. Hà Nội, 2003. 2. Trần Hồng Thái và nnk - Báo cáo tổng kết dự án “Ứng dụng mô hình tính toán dự báo ô nhiễm môi trường nước cho các lưu vực sông: Cầu, Nhuệ – Đáy, Sài Gòn – Đồng Nai” - 2006. 3. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên – Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên năm 2004-2005, Thái Nguyên 7/2005 4. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang – Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Bắc Giang năm 2005 - Tháng 6/2005. 5. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hải Dương – Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Hải Dương giai đoạn 2006-2020. 6. Cục bảo vệ môi trường Việt Nam – Báo cáo kết quả quan trắc môi trường lưu vực sông Cầu năm 2005 – Thái Nguyên, 01/2006. 7. Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Ninh – Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Bắc Ninh đến năm 2020 - Bắc Ninh. 2005. 8. DHI software - MIKE software 2004 User Guide. 9. DHI software - MIKE 11 Reference Manual – 2004. Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT 441 . ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI TỚI CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU BẰNG CÔNG CỤ TOÁN HỌC Hoàng Thị Thu Trang, Trần Hồng Thái, Phạm Văn Hải, Lê Vũ Việt phong Viện Khoa học. trí 20 có sự gia nhập của nước sông Công cũng đã bị ô nhiễm nặng. Để làm sáng tỏ hơ n mối quan hệ giữa sự phát triển kinh tế xã hội trên lưu vực sông với diễn biến chất lượng nước các sông, bài. lượng nước lưu vực sông Cầu Để có cơ sở khoa học đánh giá chất lượng nước lưu vực sông Cầu dưới ảnh hưởng của các hoạt động phát triển kinh tế, cụ thể là các nguồn thải, trong nghiên cứu này