Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 21 mô đun Ecolab đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của vùng Cửa sông Vu Gia - Hàn

Header Page of 161 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ HUYỀN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 MƠ ĐUN ECOLAB ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI CỦA VÙNG CỬA SÔNG VU GIA – HÀN Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật mơi trường : 60.52.03.20 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Đà Nẵng - Năm 2017 Footer Page of 161 Header Page of 161 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN VĂN QUANG Phản biện 1: TS Nguyễn Đình Huấn Phản biện 2: PGS TS Trần Cát Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học họp Đại học Bách khoa vào ngày 29 tháng 12 năm 2016 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách Khoa  Thư viện Khoa Môi trường, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 161 Header Page of 161 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Công tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước Bộ Tài nguyên Môi trường Sở Tài nguyên Môi trường quan tâm, nhiên để thực công tác cấp phép đó, cần phải có phương pháp cơng cụ thích hợp để đánh giá khả tiếp nhận nước thải nguồn nước điều kiện thực tế nguồn lực khả quản lý địa phương Cho đến nay, nước ta cịn nghiên cứu thuộc lĩnh vực Đà Nẵng trình thị hóa cơng nghiệp hóa mạnh mẽ, mặt góp phần đáng kể vào cơng phát triển chung thành phố, mặt khác đô thị phát triển khác, Đà Nẵng phải đối mặt với nhiều vấn đề mơi trường, có vấn đề liên quan đến tài nguyên nước mà cụ thể vấn đề xả nước thải vào nguồn nước sơng Sơng Vu Gia - Hàn có giá trị quan trọng hoạt động du lịch, dịch vụ, cung cấp nước sinh hoạt tưới tiêu cho nông nghiệp hoạt động sản xuất khác thành phố Tuy nhiên, vùng cửa sông Vu Gia - Hàn nơi tiếp nhận nước thải từ nguồn sinh hoạt người dân sống dọc hai bên bờ sông, số lượng sở kinh doanh, dịch vụ quy mơ nhỏ trung bình nhiều, nước thải chưa kiểm soát chặt chẽ Tất nguồn có khả gây nhiễm nguồn nước, tác hại đến sinh vật sống nước, đồng thời ảnh hưởng đến việc lấy nước sông dùng cho mục đích sử dụng khác Hiện nay, chưa có cơng trình nghiên cứu đánh giá khả tiếp nhận nước thải lưu vực sông nên việc nghiên cứu xây dựng phần mềm đánh giá khả Footer Page of 161 Header Page of 161 tiếp nhận nước thải nguồn nước, h trợ công tác cấp phép làm sở cho việc quy hoạch điểm xả thải cần thiết có ý nghĩa thực tiễn uất phát từ lý trên, thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình MIKE 21 Mơ đun Ecolab đánh giá khả tiếp nhận nước thải vùng cửa sông Vu Gia - Hàn” Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá khả tiếp nhận nước thải dự báo xu biến đổi chất lượng nước tương lai từ hoạt động phát triển vùng cửa sông Vu Gia - Hàn h trợ công tác cấp phép kiểm tra lại quy hoạch điểm xả thải Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nguồn nước, chất lượng nguồn nước xu biến đổi chất lượng nước làm sở cho đánh giá khả tiếp nhận nước thải vùng cửa sông Vu Gia – Hàn 3.2 Phạm vi nghiên cứu + Phạm vi không gian: Khu vực nghiên cứu lựa chọn vùng cửa sông Vu Gia – Hàn phạm vi thành phố Đà Nẵng + Phạm vi thời gian: em xét đánh giá chất lượng nguồn nước khả tiếp nhận nước thải vào mùa kiệt (mùa khô) Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê: thống kê số liệu đầu vào thủy lực chất lượng nước cho mơ hình… - Phương pháp quan trắc phân tích: sử dụng để đánh giá chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia – Hàn qua tiêu môi trường Footer Page of 161 Header Page of 161 - Phương pháp hiệu chỉnh, kiểm định: thay đổi thơng số mơ hình (hệ số khuếch tán, hệ số nhám…), tiến hành chạy đánh giá thông qua số Nash - Phương pháp so sánh, đánh giá: So sánh tiêu chất lượng nước với quy chuẩn Việt Nam hành Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu đề tài góp phần h trợ xây dựng sở lý luận cho công tác quản lý tài nguyên nước cụ thể vấn đề cấp giấy phép xả thải 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài nguồn tư liệu tham khảo, góp phần cung cấp thơng số để chạy mơ hình chất lượng nước Kết đề tài cung cấp cho địa phương cơng cụ giám sát, đánh giá theo dõi thay đổi nguồn xả thải có tác động đến chất lượng nguồn nước; để từ đề xuất giải pháp quy hoạch thích ứng điều kiện BĐKH nay, góp phần phục vụ phát triển bền vững kinh tế-xã hội lưu vực Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan mơ hình chất lượng nước Chương 2: Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết thảo luận Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Footer Page of 161 Header Page of 161 PHẦN NỘI DUNG Chƣơng 1- TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH CHẤT LƢỢNG NƢỚC 1.1 Nguồn nƣớc đánh giá chất lƣợng nƣớc 1.1.1 Nguồn nước phân loại nguồn nước a) Nguồn nước Là dạng tích tụ nước tự nhiên nhân tạo khai thác, sử dụng bao gồm sông, suối, kênh, rạch, hồ, ao, đầm, phá, biển, tầng chứa nước đất; mưa, băng, tuyết dạng tích tụ nước khác b) Phân loại nguồn nước c) Mục đích sử dụng nguồn nước tiêu chuẩn chất lượng nước mặt 1.1.2 Chất lượng nguồn nước (CLNN) đánh giá CLNN a) Chất lượng nguồn nước Chất lượng nước đánh giá thông qua nồng độ (hàm lượng) tác nhân hóa – lý, sinh học có nước với tiêu chuẩn quy định cho mục đích sử dụng b) Đánh giá chất lượng nguồn nước Các tiêu đánh giá chất lượng nguồn nước * Các tiêu vật lý: Độ màu, Mùi, vị, độ đục, nhiệt độ… * Các tiêu hóa học: Khí hồ tan, độ oxy hố, chất nitơ, phốt (PO43-)… * Các tiêu sinh học: Coliform phân, Escherichia Coli… 1.1.3 Đánh giá KNTN nước thải nguồn nước Footer Page of 161 Header Page of 161 a) Sự xáo trộn biến đổi nước thải sông b) Đánh giá khả tiếp nhận c) Phương pháp đánh giá chất lượng nước KNTN 1.2 Mơ hình chất lƣợng nƣớc 1.2.1 Mơ hình chất lượng nước 1.2.2 Các mơ hình chất lượng nước a) Mơ hình chất lượng nước giới b) Nghiên cứu mơ hình chất lượng nước Việt Nam 1.2.3 Mơ hình MIKE 21 Trong nghiên cứu này, với mục tiêu mơ tính tốn chế độ thủy lực chất lượng nước để làm sở đánh giá khả tiếp nhận vùng cửa sông Vu Gia-Hàn, lựa chọn áp dụng phần mềm MIKE 21 a) Mô đun thủy động lực MIKE 21 HD b) MIKE 21 Mô đun Ecolab * Cơ sở lý thuyết Động lực học bình lưu biến trạng thái ECO Lab mơ tả phương trình truyền tải vật chất khơng bảo tồn, có dạng: Trong đó: Dx, Dy, Dz: Hệ số khuếch tán m2/s u, v, w: vận tốc dòng chảy theo phương tương ứng, m/s Pc: Các trình ECO Lab trình phân hủy chất hữu cơ, q trình Nitrat hóa… Footer Page of 161 Header Page of 161 1.3 Hiện trạng chất lƣợng nƣớc vùng cửa sông vu gia - hàn 1.3.1 Vùng cửa sông Vu Gia – Hàn 1.3.2 Các nguồn gây ô nhiễm vùng cửa sông Vu Gia – Hàn a) Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư b) Hệ thống thủy điện c) Nước thải từ khu công nghiệp d) Chất thải từ hoạt động tàu thuyền 1.3.3 Hiện trạng CLN vùng cửa sông Vu Gia – Hàn Giai đoạn từ năm 2008 đến nay, qua trình thu thập số liệu quan trắc hệ thống sơng Vu Gia-Hàn, có kết 05 vị trí quan trắc bao gồm: cầu Thuận Phước, cầu Tuyên Sơn, cầu Đỏ, Cầu Cẩm Lệ Cầu Quảng Huế (Thời gian kết quan trắc xem phụ lục 1.1 1.2) Đồng thời, tiến hành đo đạc, quan trắc vào ngày 02/6/2016 03 vị trí cầu Thuận Phước, cầu Đỏ Cầu Cẩm Lệ (Thời gian kết quan trắc xem phụ lục 1.3) Chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia- Hàn chưa có dấu hiệu nhiễm nghiêm trọng, phần lớn tiêu nằm giới hạn cho phép, mức độ nhiễm bẩn sông thành phố Đà Nẵng mức độ thấp, nhiên có nguy thành phần nhiễm chất hữu cơ, vi sinh vật đặc biệt nguy xâm nhập mặn vùng hạ lưu Đồng thời, quy hoạch phát triển thành phố Đà Nẵng đến năm 2040, có thêm nhiều vùng dân cư phía Tây Nam thành phố hoạt động phát triển kèm theo, lượng nước thải đổ vào lưu vực vùng cửa sông Vu Gia - Hàn tăng lên đáng kể với nguy suy giảm chất lượng nước Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu áp dụng mơ hình để dự báo chất lượng nước lưu vực để có giải pháp quản lý cho phù hợp Footer Page of 161 Header Page of 161 Chƣơng - ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng 2.1.1 Lưu vực nghiên cứu Hình 2.1: Lưu vực vùng cửa sơng Vu Gia-Hàn nghiên cứu 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu a) Phạm vi không gian Khu vực nghiên cứu lựa chọn vùng cửa sông Vu Gia - Hàn Với giới hạn điểm lựa chọn làm biên tính tốn: - Ái Nghĩa, Thanh Quýt, Vĩnh Điện: Biên thượng lưu - lưu lượng Q(t); - Túy Loan: Biên bên - lưu lượng Q(t); - Cửa Hàn: Biên hạ lưu - mực nước H(t); b) Phạm vi thời gian Footer Page of 161 Header Page 10 of 161 em xét đánh giá chất lượng nguồn nước khả tiếp nhận nước thải nguồn nước vào mùa khô 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Thu thập số liệu liên quan a) Số liệu thủy văn Thu thập từ Đài khí tượng Thủy văn Trung Trung Bộ - Số liệu thủy văn dùng để hiệu chỉnh thủy lực + Chu i số liệu lưu lượng (Q) Ái Nghĩa, Túy Loan, Vĩnh Điện, Thanh Quýt, mực nước Cửa Hàn từ ngày 01/03/2005 đến 10/4/2005 với bước thời gian 01 giờ; + Mực nước Cầu Cẩm Lệ từ ngày 01/03/2005 đến ngày 10/04/2005 dùng để hiệu chỉnh mô hình - Số liệu thủy văn dùng để kiểm định thủy lực + Chu i số liệu lưu lượng (Q) Ái Nghĩa, Túy Loan, Vĩnh Điện, Thanh Quýt, mực nước Cửa Hàn từ ngày 01/03/2009 đến ngày 10/4/2009 với bước thời gian 01 giờ; + Mực nước thực đo Cầu Cẩm Lệ từ ngày 01/03/2009 đến ngày 10/04/2009 dùng để kiểm định mơ hình Thời gian chạy hiệu chỉnh từ ngày 01/3 đến ngày 10/4/2005 thời gian chạy kiểm định từ ngày 01/3-10/4/2009 b) Dữ liệu nguồn thải CL nước thải nguồn thải Bảng 2.1: Lưu lượng nước thải nguồn thải Tổng lưu lượng nước thải (m3/ngày đêm) STT Nguồn thải 2005 2009 Cửa xả chân cầu Hòa uân (T LNT Hòa Cường xả vào) 2.000 21.000 Cửa xả phía Nam sân vận động Hịa n sơng Đơng Tỏa (có T LNT Hịa n xả) 1.000 2.000 Nguồn: [1], [2], [7] Footer Page 10 of 161 Header Page 12 of 161 10 2.2.2 Quan trắc trạng chất lượng nước mặt Tiến hành khảo sát 03 mặt cắt Cầu Thuận Phước (M1), Cầu Cẩm Lệ (M2), Cầu Đỏ (M3); tiến hành đo nhanh trường thông số pH, DO nhiệt độ Các thông số TSS, COD, BOD5, NNH4+, coliform tiến hành lấy mẫu theo tiêu chuẩn phân tích phịng thí nghiệm EPRC 2.2.3 Thiết lập mơ hình thủy động lực MIKE 21 HD vùng cửa sơng Vu Gia – Hàn * Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE 21 HD Vị trí để hiệu chỉnh mơ hình thủy lực, Mực nước (H) tại: Cầu Cẩm Lệ Các bước thực hiệu chỉnh mơ hình thể hiện: * Cơ sở phương pháp hiệu chỉnh kiểm tra mơ hình Để hiệu chỉnh mơ hình, nghiên cứu sử dụng hệ số Nash - Sutcliffe hệ số tương quan R2 để đánh giá kết tính toán [12] - Hệ số Nash – Sutcliffe (NSE) Footer Page 12 of 161 Header Page 13 of 161 11 - Hệ số tương quan R2 Trong đó: Qsim,i: lưu lượng mô thời gian i Qobs,i: lưu lượng thực đo thời gian i : lưu lượng trung bình thực đo : lưu lượng trung bình mơ [12] 2.2.4 Thiết lập mơ hình chất lượng nước cho vùng cửa sông Vu Gia – Hàn Footer Page 13 of 161 Header Page 14 of 161 12 2.2.5 Dự báo chất lượng nước theo kịch mơ hình MIKE 21 mơ đun Ecolab Đề xuất kịch mơ với nguồn thải có lưu lượng chất lượng nước thải khác để dự báo chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia – Hàn theo quy hoạch phát triển KTXH kịch nước biển dâng Ban Liên Chính phủ biến đổi khí hậu 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp thống kê Thống kê, thu thập số liệu, kết nghiên cứu chương trình, dự án thực có liên quan kết hợp với thống kê, thu thập số liệu thủy văn đo đạc, khảo sát thực địa để sử dụng mơ hình 2.3.2 Phương pháp quan trắc phân tích Lấy mẫu quan trắc phân tích phịng thí nghiệm EPRC Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ môi trường, tiêu phân tích thực theo tiêu chuẩn Việt Nam hành 2.3.3 Phương pháp hiệu chỉnh, kiểm định Sau chạy mơ hình, xuất kết mơ so sánh kết mô với kết thực đo, tính tốn hệ số Nash so sánh với tiêu chuẩn đánh giá hệ số NSE hệ số tương quan so sánh với tiêu chuẩn đánh giá hệ số tương quan, đạt u cầu dừng, khơng đạt tiếp tục hiệu chỉnh 2.3.4 Phương pháp so sánh, đánh giá Dựa kết quan trắc hàng năm, so sánh kết với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08:2008 chất lượng nước mặt để đánh giá chất lượng nước lưu vực nghiên cứu, sử dụng phương pháp so sánh kết mô với kết thực đo, tính tốn hệ số Nash để hiệu chỉnh mơ hình Footer Page 14 of 161 Header Page 15 of 161 13 Chƣơng - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 21 HD vùng Cửa sông Vu Gia – Hàn 3.1.1 Thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 21 HD vùng cửa sơng Vu Gia – Hàn Để phục vụ cho luận văn, tác giả kế thừa liệu địa hình đề tài “Mơ hình thủy văn – thủy lực mơ phát triển đô thị thành phố Đà Nẵng” Viện Công nghệ Môi trường, tiến hành gắn liệu địa hình * Điều kiện ban đầu: Điều kiện ban đầu lưu lượng, mực nước ban đầu lấy giả định, trình chạy, điều kiện ban đầu ảnh hưởng đến số bước tính ban đầu 3.1.2 Kết hiệu chỉnh mơ hình thủy lực MIKE 21 HD Kết mô hiệu chỉnh theo số liệu thực đo cách hiệu chỉnh thông số hệ số nhám So sánh đường mực nước mô đường thực đo mực nước trạm Cẩm Lệ Hình 3.4: So sánh đường mực nước thực đo đường mực nước sau hiệu chỉnh Cẩm Lệ năm 2005 Footer Page 15 of 161 Header Page 16 of 161 14 Dựa vào số liệu thực đo số liệu mơ phỏng, tính hệ số Nash hệ số tương quan năm 2005 (Phụ lục 3.1), cho kết quả: Bảng 3.1: Kết hệ số Nash hệ số tương quan năm 2005 Hệ số Nash Tƣơng quan 0,61 0,92 Kết Đạt Tốt 3.1.3 Kết kiểm định mơ hình thủy lực MIKE 21 HD Sử dụng thông số thủy lực hệ số nhám ứng với đoạn sông hiệu chỉnh năm 2005 nhập biên lưu lượng, mực nước năm 2009 để kiểm định Dựa vào số liệu thực đo số liệu mơ Cẩm Lệ, tính hệ số Nash hệ số tương quan năm 2009, cho kết quả: Bảng 3.2: Kết hệ số Nash hệ số tương quan năm 2009 Hệ số Nash Tƣơng quan 0,66 0,97 Kết Khá Tốt * Nhận xét: Kết kiểm định mực nước Trạm Cẩm Lệ cho kết mô năm 2005 thực đo năm 2009 phù hợp Vậy, kết luận thơng số mơ hình sử dụng để phục vụ mô cho kịch sau ảnh hưởng phát triển kinh tế xã hội nước biển dâng tương lai Bảng 3.3: Bộ thơng số mơ hình thủy động lực sau hiệu chỉnh Hệ số nhám (n) Giá trị (m(1/3)/s) Từ Cầu Sông Hàn biển 30 Từ Cầu Rồng đến Cầu Trần Thị Lý 32 Từ Cầu Trần Thị Lý đến Cầu Cẩm Lệ 35 Từ Cầu Cẩm Lệ đến Cầu Đỏ 30 Từ Cầu Đỏ đến Sơng n 35 Các đoạn sơng cịn lại 30 Footer Page 16 of 161 Header Page 17 of 161 15 3.2 Thiết lập mơ hình chất lƣợng nƣớc vùng Cửa sông Vu Gia – Hàn 3.2.1 Thiết lập mơ hình MIKE 21 Ecolab mơ chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia – Hàn Sau hiệu chỉnh kiểm định thủy lực đưa thông số thủy lực tương đối phù hợp, sử dụng thông số để mô chất lượng nước cho vùng cửa sông Vu Gia – Hàn Nhập thông số chất lượng nước (BOD5, DO) biên, lưu lượng chất lượng nước, hệ số tự phân hủy … để tiến hành chạy mô 3.2.2 Kết hiệu chỉnh mơ hình MIKE 21 Ecolab mô chất lượng nước cho vùng cửa sông Vu Gia – Hàn Tiến hành hiệu chỉnh kết mô theo số liệu thực đo cách thay đổi thông số hệ số phân hủy chất hữu kd hệ số phân tán So sánh kết thực đo Trung tâm quan trắc môi trường thuộc Tổng Cục môi trường “Số liệu quan trắc môi trường lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn năm 2005” kết mô phỏng, cho thấy kết có sai số khơng lớn chấp nhận Bảng 3.4: So sánh kết thực đo kết mô năm 2005 Ngày lấy Giờ lấy BOD5 BOD5 mẫu mẫu Thực đo Mô Cầu Tuyên Sơn 30/03/2005 14h00 2,50 2,46832 Cầu Thuận Phước 30/03/2005 13h05’ 4,40 4,32544 Vị trí lấy mẫu Như vậy, sau hiệu chỉnh thông số hệ số phân hủy kd = 0,11 hệ số phân tán nhận thấy thông số phù hợp tiến hành chạy mô kết chất lượng nước năm 2009 theo hệ số Footer Page 17 of 161 Header Page 18 of 161 16 phân hủy chất hữu với hệ số khuếch tán, hệ số nhám kiểm định mơ hình thủy động lực HD để kiểm định mơ hình chất lượng nước năm 2009 Bảng 3.5: Hệ số phân tán dọc Ex đoạn sông Đoạn sông Ex (m2/s) Từ Cầu Sông Hàn biển 160 Từ Cầu Rồng đến Cầu Trần Thị Lý 145 Cầu Trần Thị Lý- Cầu Cẩm Lệ 140 Cầu Cẩm Lệ- Cầu Đỏ 135 Cầu Đỏ- Sông n 90 Các đoạn sơng cịn lại 75 3.2.3 Kết kiểm định mơ hình MIKE 21 Ecolab mơ chất lượng nước cho vùng cửa sông Vu Gia – Hàn Sử dụng thông số thủy lực hệ số nhám, hệ số phân tán hệ số phân hủy chất hữu hiệu chỉnh năm 2005 nhập biên lưu lượng, mực nước nguồn thải năm 2009 để kiểm định: Bảng 3.6: So sánh kết thực đo kết mô năm 2009 Ngày lấy Giờ lấy mẫu mẫu Cầu Tuyên Sơn 16/03/2009 14h00 1,9 1,99165 Cầu Thuận Phước 16/03/2009 13h10 2,2 2,1946 Vị trí lấy mẫu BOD5 BOD5 Thực đo Mơ So sánh kết thực đo Trung tâm quan trắc môi trường thuộc Tổng Cục môi năm 2009 kết mô phỏng, cho thấy kết tương đồng Vậy sử dụng thơng số hệ số phân hủy chất hữu kd= 0,11 hệ số phân tán dọc Ex bảng 3.5 để mô chất lượng nước tương lai Footer Page 18 of 161 Header Page 19 of 161 17 3.3 Mô chất lƣợng nƣớc theo kịch 3.3.1 Các kịch chạy mô a) Đánh giá mức độ ảnh hưởng hiệu suất xử lý trạm xử lý nước thải đến chất lượng nước sông b) Đánh giá mức độ ảnh hưởng phát triển KTXH đến chất lượng nước sông hiệu suất xử lý TXL nước thải c) Đánh giá ảnh hưởng mực nước biển dâng phát triển kinh tế xã hội vào năm 2040 3.3.2 Kết mô kịch a) Đánh giá mức độ ảnh hưởng hiệu suất xử lý trạm xử lý nước thải đến chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia-Hàn Footer Page 19 of 161 Header Page 20 of 161 18 * Xuất kết vị trí t1 Sự biến đổi nồng độ BOD5 ứng với kịch 1, 2, 3; xuất kết thời gian từ ngày 18/03-19/3 Hình 3.18: Nồng độ BOD5 vị trí t1 ứng với KB 1, 2, từ ngày 18-19/3 * Xuất kết vị trí t2 Hình 3.19: Nồng độ BOD5 vị trí t2 ứng với KB 1, 2, từ ngày 18-19/03 Footer Page 20 of 161 Header Page 21 of 161 19 * Xuất kết nồng độ BOD5 vị trí t3 (Cầu Đỏ) Hình 3.20: Nồng độ BOD5 vị trí Cầu Đỏ ứng với kịch * Nhận xét: Như vậy, m i kịch ứng với nguồn thải có tải lượng BOD5 khác nồng độ BOD5 cực đại vị trí lưu vực nghiên cứu ứng với m i kịch khác cụ thể kịch 2,93mg/l, kịch 5,82 mg/l, kịch 3,30 mg/l đồng thời diện tích lan truyền vùng chịu tác động nguồn thải m i kịch khác nhau, kịch có diện tích lan truyền vùng chịu tác động nguồn thải lớn Nồng độ BOD5 vị trí t1 t2 lớn ứng với kịch có nồng độ BOD5 thải cao nhất, sau đến kịch cuối kịch Nhìn vào hình 3.20, nhận thấy 03 đường biểu diễn nồng độ BOD5 vị trí Cầu Đỏ ứng với 03 kịch khác trùng Mặc dù tăng nồng độ BOD5 nguồn thải tức tăng tải lượng thải BOD5 vào lưu vực nghiên cứu nồng độ BOD5 cầu Đỏ không thay đổi ứng với kịch bản, điều cho thấy nguồn thải trạm xử lý nước thải Hịa Cường khơng ảnh hưởng Footer Page 21 of 161 Header Page 22 of 161 20 nhiều đến chất lượng nước Cầu Đỏ, vị trí Cầu Đỏ xa điểm xả thải Trạm Hịa Cường đồng thời q trình khuếch tán ngược dịng chảy xảy khơng đáng kể so với q trình pha lỗng, phân hủy khuếch tán theo dòng chảy Nồng độ BOD5 Cầu Đỏ nằm quy chuẩn QCVN 08:2015 nguồn nước dùng cho mục đích sinh hoạt Qua 03 kịch nhận thấy, hiệu suất xử lý giảm, tải lượng BOD5 thải vào lưu vực tăng, mức độ lan truyền BOD5 vào lưu vực lớn, nhiên lưu lượng thải thời điểm nhỏ nên nồng độ BOD5 chưa vượt quy chuẩn QCVN 08:2015 (cột B1) b) Đánh giá mức độ ảnh hưởng phát triển kinh tế xã hội hiệu suất xử lý trạm xử lý nước thải đến chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia-Hàn * Xuất kết vị trí t2 Hình 3.23: Nồng độ BOD5 vị trí t2 ứng với kịch 4, 5, Footer Page 22 of 161 Header Page 23 of 161 21 Nhận xét: Như vậy, nhận thấy quy luật biến đổi 03 kịch 4,5,6 giống khác giá trị thời điểm M i kịch ứng với nguồn thải có tải lượng BOD5 khác nồng độ BOD5 nước có dao động khác nồng độ BOD5 cực đại kịch 3,09mg/l, kịch 18,64mg/l, kịch 10,15mg/l đồng thời diện tích lan truyền vùng chịu tác động nguồn thải m i kịch khác nhau, kịch có diện tích lan truyền vùng chịu tác động nguồn thải lớn Nếu xảy kịch nguồn nước vị trí gần nguồn thải (trong khoảng 300m) bị ô nhiễm vượt quy chuẩn QCVN 08:2015 (cột B1), kịch vị trí đảm bảo nằm quy chuẩn QCVN 08:2015 (cột B1) cho phép Như vậy, so sánh kịch kịch 5, kịch có chung đặc điểm trạm xử lý nước thải Hịa n bị cố khơng xử lý mà xả thẳng nước thải lưu vực nhiên lượng nước thải kịch 0,75m3/s > 0,27m3/s nên vị trí gần nguồn thải (trong khoảng 300m) bị ô nhiễm vượt quy chuẩn cho phép, điều cho thấy phát triển KTXH ảnh hưởng lớn đến lượng nước thải phát sinh cần xử lý thải vào lưu vực nghiên cứu c) Đánh giá ảnh hưởng mực nước biển dâng phát triển kinh tế xã hội vào năm 2040 đến chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia-Hàn * Xuất kết vị trí t2 Sự biến đổi nồng độ BOD5 ứng với kịch 7, 8, 9; xuất kết thời gian từ ngày 18/03-19/3 Footer Page 23 of 161 Header Page 24 of 161 22 Hình 3.29: Nồng độ BOD5 vị trí t2 ứng với KB 7,8,9 ngày 18-19/03 * Nhận xét: Nồng độ BOD5 cực đại kịch 5,94mg/l, kịch 72,17mg/l, kịch 76,67mg/l đồng thời diện tích lan truyền vùng chịu tác động nguồn thải m i kịch khác nhau, kịch có diện tích lan truyền vùng chịu tác động tải lượng thải lớn Đối với kịch vị trí đảm bảo nằm quy chuẩn QCVN 08:2015 (cột B1) cho phép, xảy kịch 8, nguồn nước vị trí gần nguồn thải (khoảng 2km) bị nhiễm vượt quy chuẩn QCVN 08:2015 (cột B1), kịch vùng bị ảnh hưởng mức độ ô nhiễm lớn so với kịch 8- kịch nước biển dâng Như vậy, thấy yếu tố nước biển dâng có tác động tích cực đến biến đổi chất lượng nước vùng Cửa sông Vu Gia – Hàn, nhiên kết xét đến yếu tố nước biển dâng biên hạ lưu cịn theo kịch biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến lượng mưa lưu lượng biên thượng lưu lúc kết biến đổi BOD5 KB biến đổi khí hậu nước biển dâng khác nhiều xem xét yếu tố NBD Footer Page 24 of 161 Header Page 25 of 161 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Với điều kiện phát triển kinh tế xã hội (dân số, phân bố khu dân cư nguồn thải…), theo số liệu quan trắc từ năm 2008-2016, chất lượng nước vùng cửa sơng Vu Gia- Hàn chưa có dấu hiệu nhiễm nghiêm trọng Qua kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE 21 HD cho thấy mơ hình ổn định, sở liệu đầu hệ số nhám mơ hình nằm khoảng từ 30-35 m(1/3)/s ứng với đoạn sơng phục vụ cho q trình mơ phỏng; có độ tin cậy chấp nhận được, áp dụng cho mô diễn biến chất lượng nước đánh giá khả tiếp nhận lưu vực vùng cửa sông Vu Gia - Hàn Sau hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE 21 mô đun Ecolab cho kết thông số hệ số phân hủy chất hữu kd = 0,11; hệ số phân tán dọc Ex nằm khoảng từ 80 - 160 m2/s ứng với đoạn sông phục vụ cho q trình mơ chất lượng nước tương lai Việc mơ mơ hình MIKE 21 mơ đun Ecolab thông số BOD5 cho thấy kết mô phù hợp với kết quan trắc thực tế đồng thời mơ hình hiệu chỉnh kiểm định số liệu quan trắc thực tế nên có độ tin cậy định Tuy nhiên số liệu hiệu chỉnh, kiểm định số liệu gián đoạn số liệu quan trắc liên tục theo thời gian độ tin cậy chấp nhận không cao Các kịch giả định cho thấy độ nhạy mơ hình ảnh hưởng yếu tố hiệu suất xử lý trạm xử lý, yếu tố phát triển kinh tế - xã hội tương lai nước biển dâng đến chất lượng nước vùng cửa sông Vu Gia – Hàn, … Kết chạy mô kịch giả định cho thấy trạm xử lý Footer Page 25 of 161 Header Page 26 of 161 24 nước thải hoạt động bình thường khơng xảy cố nồng độ BOD5 lưu vực nằm giới hạn cho phép (KB1, KB4, KB7), xảy cố (KB2, KB3, KB5, KB6, KB8, KB9) tùy tải lượng BOD5 thải mà mức độ lan truyền vùng bị ô nhiễm khác KB9 lưu lượng nồng độ thải BOD5 cao dẫn đến tải lượng BOD5 cao nên mức độ lan truyền vùng bị ô nhiễm vượt quy chuẩn QCVN 08:2015 (cột B1) đến 2km kể từ cửa xả Như vậy, kết chạy mô kịch giả định cho thấy xu biến đổi BOD5 lưu vực nghiên cứu dựa vào kết để đánh giá vùng bị ô nhiễm, làm tiền đề cho việc đánh giá khả tiếp nhận lưu vực cần xem xét KIẾN NGHỊ Sau hồn thành luận văn, tác giả có kiến nghị đề xuất sau: Đề tài đề cập tới tác động mực nước biển dâng đến biên hạ lưu Cửa Hàn chưa đề cập đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến lượng mưa lưu lượng nước biên thượng lưu, cần phải phân tích, đánh giá, cập nhật thơng tin triển khai nghiên cứu rộng Đồng thời cập nhật số liệu quan trắc liên tục đồng nhiều đoạn sông để thuận lợi cho việc hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE 21 Ecolab để tăng độ tin cậy mơ hình Các kết nghiên cứu luận văn góp phần làm sáng tỏ thêm tranh thủy động lực – môi trường lưu vực vùng cửa sông Vu Gia-Hàn Người sử dụng dễ dàng thêm nguồn thải vào lưu vực vùng Cửa sông Vu Gia - Hàn sử dụng mơ hình MIKE 21 Ecolab để đánh giá khả tiếp nhận nguồn nước lưu vực nghiên cứu nên đề xuất nghiên cứu áp dụng vào thực tế quản lý chất lượng nước Footer Page 26 of 161 ... để làm sở đánh giá khả tiếp nhận vùng cửa sông Vu Gia- Hàn, lựa chọn áp dụng phần mềm MIKE 21 a) Mô đun thủy động lực MIKE 21 HD b) MIKE 21 Mô đun Ecolab * Cơ sở lý thuyết Động lực học bình lưu... 15 of 161 13 Chƣơng - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thiết lập mơ hình thủy lực MIKE 21 HD vùng Cửa sông Vu Gia – Hàn 3.1.1 Thiết lập mô hình thủy lực MIKE 21 HD vùng cửa sơng Vu Gia – Hàn Để phục vụ... thêm tranh thủy động lực – môi trường lưu vực vùng cửa sơng Vu Gia- Hàn Người sử dụng dễ dàng thêm nguồn thải vào lưu vực vùng Cửa sông Vu Gia - Hàn sử dụng mơ hình MIKE 21 Ecolab để đánh giá khả