Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)

Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sông Sài Gòn (tt)

BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NGUYỄN VĂN HỒNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC MƯA Nghiên cứu sinh: Tăng Thế Cường CHẢY TRÀN ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT SƠNG SÀI GỊN Chun ngành: Quản lý Tài ngun Mơi trường Mã số: 62850101 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KIỂM SỐT VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG Hà Nội, 2017 Cơng trình hồn thành tại: VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Dương Hồng Sơn - Viện KH KTTV&BĐKH TS Nguyễn Thị Hiền Thuận - Viện KH KTTV&BĐKH Phản biện 1: ………………………… Phản biện 2: ………………………… Phản biện 3: ………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại: Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Biến đổi khí hậu vào hồi ngày tháng năm 2017 Có thể tìm thấy Luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Thư viện Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Biến đổi khí hậu MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Sơng Sài Gịn lưu vực sơng nằm vùng Đông Nam Bộ nước ta Nguồn nước sông Sài Gòn khai thác sử dụng cho nhiều mục đích khác có vai trị cung cấp nước sinh hoạt cho hàng triệu người dân Tốc độ thị hố, cơng nghiệp hố nhanh, số lượng khu cơng nghiệp, nhà máy, xí nghiệp tăng lên với tăng dân số khu vực làm tăng thêm áp lực nguồn nước Sự phát triển đô thị với quy mô lớn dẫn đến tình trạng gia tăng bê tơng hóa, làm giảm khả thấm bề mặt hạn chế nguồn bổ sung nước đất, tăng nguồn chảy tràn khiến ngập lụt thường xuyên xảy thành phố sau mưa lớn kết hợp với triều Bên cạnh đó, dịng chảy tràn chảy qua mặt đệm mưa trôi vận chuyển theo chất thải, chất ô nhiễm làm tăng ô nhiễm nguồn nước sông khu vực hạ lưu, đoạn sơng chảy qua Thành phố Hồ Chí Minh đến cửa sơng Tình trạng gây khó khăn cho phát triển bền vững Thành phố Hồ Chí Minh dân cư khu vực hạ lưu Do đó, luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước măt sơng Sài Gịn” nghiên cứu sinh thực kỳ vọng cung cấp khoa học tài nguyên nước mưa phục vụ bảo vệ tài nguyên nước sông phù hợp với tình hình điều kiện lưu vực, ngăn chặn suy thoái phục hồi nguồn nước, đảm bảo phát triển bền vững Ý nghĩa khoa học thực tiễn Xây dựng sở khoa học cho việc đánh giá ảnh hưởng nguồn nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước sơng Sài Gịn Đánh giá đặc điểm nước mưa chảy tràn, chất lượng nước sơng luận án sử dụng việc đánh giá tác động môi trường đến cơng trình kinh tế xã hội cho khu vực nghiên cứu Cách tiếp cận nghiên cứu tổng hợp yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước sông luận án áp dụng cho lưu vực sông khác Việt Nam giới điều kiện tương tự Mục đích nghiên cứu - Đánh giá trạng chất lượng nước sông, nguồn thải hạ lưu sơng Sài Gịn - Đánh giá ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt hạ lưu sơng Sài Gịn - Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông ảnh hưởng nước mưa chảy tràn Phạm vi đối tượng nghiên cứu - Lưu vực sơng Sài Gịn tồn hệ thống kênh, rạch, sơng - Đối tượng nghiên cứu luận án nguồn nước mưa chảy tràn chất lượng nước sơng Sài Gịn Phương pháp nghiên cứu Phương pháp kế thừa, Phương pháp điều tra, khảo sát, Phương pháp phân tích thống kê, - Phương pháp mơ hình tốn Tính luận án - Kết khảo sát, phân tích dịng chảy mặt mưa cho thấy diễn biến tải lượng chất ô nhiễm nước mưa chảy tràn theo thời gian mưa lưu vực khác Đối với trận mưa đặc trưng, dòng chảy mặt thời gian đầu trận mưa (khoảng 1/3 tổng lượng dòng chảy) khu vực dân cư cụm công nghiệp mang 50% tải lượng tích luỹ chất nhiễm (TSS, BOD5 P-PO43-) Trong đó, dịng chảy mặt mưa khu vực đất nông nghiệp mang khoảng 30% tải lượng tích luỹ chất nhiễm - Kết mơ tính tốn từ mơ hình cho thấy ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước sơng Sài Gịn Đối với trận mưa đầu mùa (R=36 mm; từ 20-21/05/2014) mùa mưa (R=43,3mm; từ 18-19/08/2014), nồng độ chất ô nhiễm sông hợp lưu có gia tăng kể từ bắt đầu mưa đạt giá trị cực đại (Cmax) vào phút thứ 240 – 270 phút (khoảng – 4giờ 30 phút) Sau đó, chất nhiễm nước sông tiếp tục khuếch tán giảm dần từ phút thứ 240 trở sau (khoảng - 10 giờ) Dưới tác động thuỷ triều sông, thời gian đạt giá trị cực đại (Cmax) chất ô nhiễm không phụ thuộc vào độ trễ pha hay sớm pha so với lưu lượng cực đại (Qmax) nước sông Cấu trúc luận án Gồm phần Mở đầu chương: Chương 1: Tổng quan nước mưa chảy tràn ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước sông Chương 2: Các phương pháp nghiên cứu nguồn nước mưa chảy tràn chất lượng nước sơng Chương 3: Phân tích đánh giá đặc trưng nguồn nước mưa chảy tràn chất lượng nước sơng Sài Gịn Phân tích đánh giá đặc trưng dịng chảy mặt mơ chất lượng nước sơng Sài Gịn mưa Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông ảnh hưởng nước mưa chảy tràn Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MƯA CHẢY TRÀN VÀ ẢNH HƯỞNG NƯỚC MƯA CHẢY TRÀN ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG 1.1 Nước mưa chảy tràn qua bề mặt đệm Vấn đề nguồn nước mức độ thị hố có mối quan hệ đối lập từ lâu Gần đây, với mật độ dân số tăng nhanh đô thị, dẫn đến nhu cầu sử dụng nước phát sinh nguồn nước thải lớn, bề mặt đệm xây dựng cơng trình thị Nguồn nhiễm phân tán khu vực thượng nguồn ảnh hưởng đến chất lượng nước phần hạ nguồn Nguồn ô nhiễm từ nguồn thải hoạt động kinh tế xã hội đô thị (nước thải đô thị không qua xử lý, nước thải công nghiệp) tác động tiêu cực đến chất lượng nước sông hạ nguồn thành phố lớn Trên giới, nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sơng có nhiều cơng trình nghiên cứu phân theo hướng nghiên cứu khác quan trắc, phân tích chất lượng nước, sử dụng mơ hình tính thực nghiệm kết hợp với mơ hình tính v.v Nhìn chung, phương pháp nghiên cứu mang tính đánh giá so sánh thơng số nhiễm trung bình nước mưa chảy tràn khu vực với mục đích sử dụng đất khác Các nghiên cứu chủ yếu sử dụng phương pháp khảo sát, lấy mẫu phân tích mẫu nước mưa chảy tràn để đánh giá chất nhiễm có nước mưa chảy tràn bề mặt đệm khác Do đó, nghiên cứu chủ yếu tập trung đánh giá trạng chất lượng nước mưa chảy tràn chưa mô tả đặc tính tính chất động biến đổi liên tục theo thời gian yếu tố mưa, nguồn thải tính liên kết nguồn thải nhiễm khác (nguồn thải dân cư, nông nghiệp, công nghiệp…) ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt 1.2 Đánh giá chất lượng nước sông Trên giới từ năm 1960, nhà khoa học, tổ chức giới bắt đầu nhận nguồn nước mưa chảy tràn khu vực đô thị nguồn ô nhiễm chủ yếu ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Chất thải rắn đường phố hay vật chất lắng đọng bề mặt đệm nguồn ô nhiễm dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mưa chảy tràn Do đó, nước phát triển Mỹ, Châu Âu số nước Châu Á phát triển Nhật, Singapore quan tâm đến nguồn nước mưa chảy tràn, đô thị lớn xây dựng tách biệt hệ thống thu gom nước mưa nguồn nước thải đô thị nhằm quản lý chất lượng nguồn thải trước đổ sông Nguồn nước mưa chảy tràn đô thị, nơi lưu vực sơng Sài Gịn có chưa hồn thiện chưa có nhà máy xử lý nước thải tập trung, chưa có hệ thống thu gom tách biệt nước mưa chảy tràn nguồn nước thải khác thách thức nhà quản lý môi trường Nước thải sinh hoạt nước mưa chảy tràn chảy vào hệ thống cống thu gom chung tạo thành dòng chảy mặt ao, hồ sau chảy kênh, rạch, sông Ở Việt Nam, khu vực nghiên cứu, nghiên cứu tập trung nghiên cứu, đánh giá phân tích chất lượng nước sơng bị ảnh hưởng nguồn ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp nông nghiệp Các kết nghiên cứu chủ yếu phân tích yếu tố mưa, triều tổ hợp tác động hai yếu tố đến tình hình ngập Tuy nhiên, kết nghiên cứu tập trung vào đánh giá, phân tích mơ mối tương quan mưa dòng chảy tràn gây ngập chưa nghiên cứu đến chất lượng đặc điểm nguồn nước mưa chảy tràn Các nghiên cứu nguồn nước mưa chảy tràn khu vực chủ yếu nghiên cứu lượng chất Do đó, nghiên cứu tập trung nghiên cứu làm rõ đặc điểm chất lượng nguồn nước mưa chảy tràn 1.3 Tổng quan phương pháp mơ hình áp dụng đánh giá chất lượng nước sơng Hiện nay, ngồi nghiên cứu chất lượng nước phương pháp truyền thống quan trắc phân tích chất lượng nước phịng thí nghiệm, cịn có nhiều cơng trình nghiên cứu kết hợp thực nghiệm với mơ hình tốn đại Các mơ hình chất lượng nước mơ hình mô chất ô nhiễm nước hệ thống sông Các nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập, quan trắc phân tích mẫu nước, xử lý GIS sử dụng mơ hình dịng chảy mưa (PRMS), mơ hình nước thị (SWMM) mơ hình khí tượng, thuỷ văn, thuỷ lực chất lượng nước (MIKE, HEC-HMS, SWMM&HSPE, QUAL2E, QUAL2K, WASP, WQ97, SAL, MIKE…), kết hợp với liệu theo phương pháp xác suất thống kê để đánh giá chất lượng nước lưu vực Trên sở phân tích đánh giá học kinh nghiệm tồn liên quan đến tài nguyên nước lưu vực sơng Sài Gịn, luận án chọn hướng nghiên cứu với cách tiếp cận truyền thống kết hợp mơ hình đánh giá ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước sông phương pháp mơ hình hố MIKE Các mơ đun bao gồm: Mô đun thuỷ văn, thủy lực, tải khuyếch tán mô đun chất lượng nước CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NGUỒN NƯỚC MƯA CHẢY TRÀN VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG 2.1 Giới thiệu lưu vực nghiên cứu Sơng Sài Gịn tiểu lưu vực lưu vực hệ thống sông Đồng Nai Sông Sài Gòn bắt nguồn từ suối Tonle Chàm, rạch Chàm (vùng đồi Lộc Ninh ven biên giới Việt Nam - Campuchia), với độ cao từ 100–150m, chảy vào hồ Dầu Tiếng, làm ranh giới tự nhiên tỉnh Tây Ninh, Bình Dương Thành phố Hồ Chí Minh đến hợp lưu với sông Đồng Nai Ngã ba Đèn Đỏ, sau đổ sơng Nhà Bè Đất phi nơng nghiệp có diện tích lớn chủ yếu tập trung khu vực đoạn từ Thủ Dầu Một đến mũi Đèn Đỏ, đặc biệt khu vực thành phố Hồ Chí Minh Căn vào nghiên cứu giới nước nguồn nước mưa chảy tràn, luận án tập trung phân tích hệ thống kênh, sông khu vực nhằm phục vụ mục tiêu nghiên cứu 2.2 Tình hình số liệu quan trắc khí tượng thuỷ văn Luận án tổng hợp nhiều tài liệu, qua chọn lọc, kế thừa số liệu, tài liệu liên quan làm sở để tính tốn, đánh giá tài ngun nước mưa, tài ngun nước mặt lưu vực nghiên cứu Mặc dù, trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực sơng khơng nhiều, số trạm có số liệu quan trắc 30 năm làm sở cho tính tốn, đánh giá tài nguyên nước mưa, nước mưa chảy tràn, tài nguyên nước mặt lưu vực sông Cụ thể trạm khí tượng Tân Sơn Hồ Củ Chi có số liệu quan trắc mưa yếu tố khí hậu nhiều năm từ 1980 – 2014, trạm thuỷ văn trạm 10 lượng nguồn nước sông Sài Gòn Các số liệu sử dụng để vẽ biểu đồ phân tích thành phần (Principle Component Analysis – PCA), phân tích chùm dựa vào khoảng cách (AHC) với phần mềm XLSTAT SPSS 21.0 2.5 Phương pháp mơ hình Trong đề tài này, tác giả lựa chọn phần mềm MIKE 11 xác định thông số chất lượng nước phù hợp cho khu vực nghiên cứu để tính tốn mơ Các thơng số chất lượng nước quan tâm nghiên cứu thông số ô nhiễm Do hạn chế số liệu tài liệu chất lượng nước nên nghiên cứu tập trung vào tính tốn số thơng số nhiễm Từ đó, tính tốn giá trị số thông số chất lượng nước theo thời gian không gian, tương ứng với điều kiện biên thủy lực nguồn thải Lưới tính tốn mơ hình chất lượng nước rút gọn từ lưới tính thủy lực, với biên vị trí hồ Trị An hồ Dầu Tiếng, biên Nhà Bè, Rạch Tra, Bến Lức, rạch Ông Lớn Số liệu thực đo tháng 7/2014 làm số liệu hiệu chỉnh mơ hình chất lượng nước số liệu đo tháng 9/2014 làm số liệu kiểm định Để tính tốn mơ mức độ nhiễm tác động nước mưa chảy tràn sông Sài Gòn, luận án xây dựng kịch cho hai trận mưa thực với cường độ mưa khác ngày 20-21/5/2014 (đầu mùa mưa) ngày 18-19/8/2014 (mùa mưa) 11 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG NGUỒN NƯỚC MƯA CHẢY TRÀN VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SƠNG SÀI GỊN 3.1 Đặc điểm mưa, chế độ thuỷ văn chất lượng nước Khu vực nghiên cứu nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Nam Bộ Đặc điểm mưa lưu vực có hai mùa: mùa khơ (ứng với hướng gió Đơng Bắc) mùa mưa (ứng với hướng gió Tây Nam) Mùa mưa có lượng mưa trung bình từ 1.300 – 1.950 mm, chiếm từ 93,6 – 96,8% lượng mưa năm Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng thủy triều Biển Đông thuộc loại bán nhật triều không đều, lên xuống ngày lần, với đỉnh xấp xỉ hai chân lệch lớn Hàng tháng có hai kỳ triều cường hai kỳ triều Lưu vực nghiên cứu phân chia chất lượng nước ba khu vực Khu vực thượng lưu từ Cầu Tha La đến Hồ Dầu Tiếng có chất lượng nước cịn tốt ổn định mùa mưa mùa khô Khu vực trung lưu từ cầu Bến Súc đến Thủ Dầu Một bắt đầu bị ô nhiễm hữu (BOD5 COD) Khu vực hạ lưu sơng Sài Gịn từ cầu Phú Long đến cảng Tân Thuận bị ô nhiễm chất dinh dưỡng (amoni, nitrit) cao, đoạn sơng Sài Gịn bắt đầu chảy vào nội thành phố Thủ Dầu Một thành phố Hồ Chí Minh 3.2 Đặc điểm nước mưa chảy tràn Kết nghiên cứu chứng minh chất ô nhiễm BOD5, COD, TSS, độ đục T-P có mối liên quan lớn khu vực có mật độ tập trung dân cư cao (Đ1 Trường Sa) ảnh hưởng khu vực dân cư có mật độ tập trung thấp (Đường số Phước Bình Đại Lộ II Phước Bình) khu vực nơng nghiệp (Bến Than) Ở khu vực 12 nông nghiệp, lớp phủ thực vật cản khơng cho nước mưa chảy tràn làm xói mịn chất, khơng trơi chất hữu theo nước mưa chảy tràn có mưa lớn Ngược lại, kết cho thấy khu vực dân cư tập trung hay khu công nghiệp (CN) với diện tích bề mặt khơng thấm lớn, nước mưa chảy tràn dễ trôi chất hữu mưa đặc biệt Zn N-NO3- (KCN Sóng Thần Bình Chiểu) Hình 3-2 Hình 3-1: Vị trí lấy mẫu Hình 3-2: Sự phân bố thông nước mưa chảy tràn số ô nhiễm vị trí Vị trí lấy mẫu nước mưa chảy tràn thơng số nhiễm có mối tương quan cao, thường thấy rõ khu vực đô thị khu công nghiệp Nguyên nhân mật độ bề mặt không thấm lớn (trên 76%) điều làm cho nước mưa chảy tràn dễ rửa trôi chất bẩn, cặn lắng chất ô nhiễm hữu kim loại nặng diện tích bề mặt khơng thấm Các kết chứng minh đặc điểm sử dụng đất ảnh hưởng lớn đến chất ô nhiễm nước mưa chảy tràn 3.3 Đặc trưng dòng chảy mặt mưa Đặc điểm tiểu lưu vực (LV1): Tổng diện tích bề mặt đệm hứng nước mưa khoảng 240 Tiểu lưu vực khảo sát lưu vực có cụm công nghiệp Phước Long (quận 9), khu vực dọc rạch 13 Bình Thọ (Thủ Đức), rạch kết nối với hệ thống cống xả thải cụm Phước Long nối liền với Rạch Chiếc (Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh) (Hình 3-3) Đặc điểm tiểu lưu vực (LV2): Tổng diện tích bề mặt đệm hứng nước mưa khoảng 30 Tiểu lưu vực hứng nước mưa chảy tràn (LV3) chảy vào rãnh, kênh mương tự nhiên nước mưa đưa Rạch Bà Bếp, chảy Sài Gòn Trên lưu vực chủ yếu trồng lúa nước hoa màu Tiểu lưu vực có kênh, mương nhỏ, nhà với mật độ thấp đường giao thông bao quanh với mật độ giao thông thấp (Hình 3-3) Hình 3-3: Bề mặt tiểu lưu Hình 3-4: Biến trình chất vực nhận nước mưa LV1 nhiễm dịng chảy mặt LV2 Dựa vào kết phân tích thơng số chất nhiễm lưu lượng dòng chảy mặt LV1 ngày 21/9/2013 (Hình 3-4), cho thấy chất nhiễm dòng chảy gia tăng sau mưa khoảng 2030 phút Các chất ô nhiễm tăng cao đạt giá trị cực đại (Cmax) sớm so với lưu lượng dòng chảy (Qmax) khoảng thời gian từ 20 – 60 phút bắt đầu mưa Tuy nhiên, kể từ phút 60 trở lưu lượng dòng chảy chất ô nhiễm giảm Các kết khảo sát, phân tích dịng chảy mặt mưa (ngày 21/9/2013) lưu vực chứng minh dòng chảy mặt 14 thời gian đầu trận mưa (khoảng 1/3 tổng lượng dịng chảy) lưu vực có diện tích đất sử dụng khu vực dân cư cụm cơng nghiệp mang 50% tải lượng tích luỹ chất ô nhiễm (TSS, BOD5 P-PO43-) Tuy nhiên, dịng chảy mặt lưu vực có diện tích đất sử dụng nơng nghiệp mang khoảng 30% tải lượng tích luỹ chất nhiễm (Hình 3-5) Kết lần cho thấy, thời gian đầu trận mưa hình thành dịng chảy mặt có ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước nguồn nước tiếp nhận Dòng nước mưa chảy tràn thời gian đầu chảy bề mặt hứng theo chất nhiễm tích luỹ bề mặt chảy vào nguồn tiếp nhận Hình 3-5: Tỷ lệ tải lượng tích luỹ/ lưu lượng tích luỹ LV1 LV2 15 3.4 Đánh giá ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước sơng 3.4.1 Lưu lượng tính tốn thoát nước mưa Dựa vào số liệu quan trắc trạm Tân Sơn Hòa với lượng mưa 36mm ngày 20-21/05/2014 trận mưa với lượng mưa 43,3mm ngày 18-19/08/2014, kết tính tốn nước mưa Bảng 3-1 Bảng 3-1: Lưu lượng tính tốn nước mưa Tên tiểu lưu vực Diện tích lưu vực (ha) Hệ số dịng chảy Q R = 36 mm (Q, m3/s) Củ Chi 43500 0,53 1153 1387 Hóc mơn 11500 0,75 431 519 Quận 12 4700 0,75 176 212 Gò Vấp 2000 0,75 75 90 Bình Thạnh 25300 0,75 949 1141 Q1, Q3, Phú Nhuận 1800 0,75 68 81 Q4 400 0,75 15 18 Thủ Đức 4800 0,75 180 217 Q2 5000 0,75 188 226 Q R = 43,3 mm (Q, m3/s) 3.4.2 Tính tốn thủy lực Theo kết tính tốn thủy lực tháng 8/2014, mực nước trung bình trạm Thủ Dầu Một, Phú An Nhà Bè 16 0,130879, -0,05592 -0,12443 m Trong thời gian này, mực nước sơng Sài Gịn lên đến 1,39 m trạm Thủ Dầu Một, 1,36 m trạm Phú An Nhà Bè Mực nước cực tiểu tháng sơng Sài Gịn xuống đến -2,34 m Nhà Bè, -2,05 m Phú An 1,52 m Thủ Dầu Một 3.4.3 Tính tốn chất lượng nước Do diễn biến xu chất lượng nước xác định dựa vào mơ hình hiệu chỉnh kiểm định Do đó, kịch nguồn thải vào hệ thống sơng Sài Gịn khơng tính yếu tố mưa bao gồm (kịch nền): Nước thải từ khu vực đô thị, khu dân cư tập trung lưu vực nước thải từ khu công nghiệp, khu nông nghiệp Nghiên cứu đưa kịch mưa khác nhau: Kịch (baseline): Kịch trạng nguồn ô nhiễm không mưa Kịch mưa 36 mm: kịch nguồn ô nhiễm mưa với lượng mưa R = 36mm (kịch lượng mưa 36mm, ngày 20/5/2014) Kịch mưa 43,3mm: kịch nguồn ô nhiễm mưa với lượng mưa R = 43,3mm (kịch lượng mưa 43,3 mm, ngày 1819/8/2014) Kết mơ hình mơ trận mưa 36mm ngày 20-21/5/2014 Luận án sử dụng liệu trận mưa với lượng mưa 36mm, ngày 20/5/2014 trạm Tân Sơn Hoà, để tính tốn mơ Trận mưa có lượng mưa tương đối lớn vào đầu mùa mưa với số ngày khơng mưa dài nên dịng chảy mưa có khả kéo theo nhiều chất nhiễm tích tụ mùa khơ vào Thời gian bắt đầu tính tốn mơ lúc 18h ngày 20/05/2014 18h ngày 21/05/2014 17 (chọn mốc thời gian bắt đầu phút), mơ tính tốn liên tục 1440 phút Trước mưa giá trị BOD5 đỉnh mực nước triều rạch Láng The, rạch Tra, sông Vàm Thuật, Thanh Đa, Nhiêu Lộc Thị Nghè, Giồng Ông Tố 9,885 mg/l, 10,905 mg/l, 13,288 mg/l, 11,171 mg/l, 6,862 mg/l, 11,34 mg/l 5,187 mg/l Hình 3-6: Diễn biến giá trị BOD5 cho trận mưa 36 mm Khi mưa giá trị BOD5 nước sông tăng lên tỷ lệ thuận với lưu lượng dịng sơng lúc triều lên (sườn lên) Dòng chảy đạt giá trị cực đại vào khoảng phút thứ 150 (Qmax), giá trị BOD5 đạt giá trị cực đại vào khoảng phút thứ 240, tức giá trị BOD5 đạt giá trị cực đại sau lưu lượng dịng sơng đạt cực đại thời gian khoảng 90 phút Trong thời gian 90 phút này, mưa giá trị BOD5 nước sông tăng lên tỷ lệ nghịch với lưu lượng dòng chảy nước sông lúc triều (sườn xuống) Sau hàm lượng BOD5 có xu giảm dần, thời gian giảm chậm thời gian tăng (Hình 3-6) 18 Dưới đóng góp nguồn nhiễm từ nước mưa chảy tràn, hàm lượng BOD5 rạch Nhiêu Lộc Thị Nghè tăng cao nhất, mức tăng khoảng 5-7 mg/l (từ 27% - 38%) khiến cho nước sơng có lúc vượt qua giới hạn cho phép theo QCVN08:2015/BTNMT B2 Vì vậy, trận mưa lớn đầu mùa cần tránh sử dụng nước sông cho mục đích sử dụng khác khoảng từ phút thứ 180 trở đi, nghĩa thời gian – tiếng sau mưa Đối với lưu vực Rạch Gị Dưa, rạch Tra, sơng Vàm Thuật, mức tăng hàm lượng BOD5 sau mưa thấp so với lưu vực rạch Thị Nghè, khoảng 2-3 mg/l (từ 14 - 20%) Nhưng với giá trị BOD5 chưa mưa mức cao 11mg/l, kết hợp với chất ô nhiễm mưa nên chất lượng nước sông tiêu BOD5 vượt qua quy chuẩn sử dụng nước mặt QCVN:08/2015 B1 Lưu vực kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, chưa mưa giá trị BOD5 thấp so với khu vực Rạch Gị Dưa, rạch Tra, sơng Vàm Thuật Nhưng sau mưa, giá trị BOD5 nước sông tăng nhanh cao bất thường so với lưu vực khác Điều chứng tỏ, nước mưa chảy tràn lượng lớn chất ô nhiễm hữu cơ, đẩy chất hữu tích tụ từ hệ thống cống thu gom nước thải suốt mùa khơ, theo dịng chảy mặt đổ sơng Kết hợp với nguyên nhân khác như: + Dòng nước kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè lưu thơng, so với tuyến kênh khác kênh Thanh Đa, Giồng Ơng Tố (vì sơng liên thơng với dẫn sơng Sài Gịn) + Dịng chảy sơng Nhiêu Lộc – Thị Nghè nhỏ, khả vận chuyển trao đổi oxy bề mặt khối nước kém, dẫn đến nồng độ DO thấp với chất ô nhiễm 19 nước sông tăng lên mưa làm cho nước sông kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè bị ô nhiễm nghiêm trọng + Đoạn đầu nguồn kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè nơi nối với hệ thống cống thoát nước khu vực quận Tân Bình, nguồn nước thải chưa có nhà máy xử lý dẫn vào hệ thống thu gom đưa trạm bơm Nguyễn Hữu Cảnh để bơm sơng Sài Gịn Hàm lượng DO thấp đột biến làm cho sinh vật thuỷ sinh, đặc biệt cá bị thiếu dưỡng khí gây nên tượng chết hàng loạt Đối với lưu vực Thanh Đa Giồng Ơng Tố (Hình 3-6), giá trị BOD5 không mưa mức thấp khoảng – mg/l, mưa chất ô nhiễm nước sông giảm lượng lớn dịng chảy mặt chảy sơng Sài Gòn, mặt khác lưu vực hợp lưu với sơng Sài Gịn khu vực hạ nguồn nên dịng chảy sơng lớn (Q = 2000 – 2700 m3/s), khả vận chuyển trao đổi oxy bề mặt thoáng khối nước cao, dẫn đến giá trị DO cao nên ảnh hưởng đến sinh vật thuỷ sinh Kết mô hình mơ trận mưa 43,3mm ngày 18-19/8/2014 Luận án sử dụng trận mưa với lượng mưa 43,3 mm trạm Tân Sơn Hồ, ngày 18-19/8/2014, để tính tốn mơ Trận mưa có lượng mưa tương đối lớn diễn vào mùa mưa với số ngày không mưa trước mưa ngắn, lưu lượng dòng chảy sơng cao nên mang tính đại diện đặc trưng theo thời gian mùa mưa Thời gian bắt đầu tính tốn mô lúc 23h ngày 18/8/2014 đến 18h ngày 19/08/2014 (chọn mốc thời gian bắt đầu phút), mô tính tốn liên tục 1440 phút Phân bố lưu lượng nước sông theo không gian thời gian thời điểm đến 100 phút chưa mưa: hợp lưu 20 sơng Sài Gịn rạch Láng The với lưu lượng nước sông Q = 365,25 m3/s, rạch Tra với Q = 580,713 m3/s, rạch Gị Dưa Q = 489,826 m3/s, sơng Vàm Thuật với Q = 727,296 m3/s, rạch Thanh Đa với Q = 772,955 m3/s, rạch Nhiêu Lộc Thị Nghè với Q = 787,24 m3/s Giồng Ông Tố với Q = 855,923 m3/s Trong thời gian với chế độ thuỷ lực sơng Sài Gịn, lưu lượng nước xuống (sườn xuống), lưu lượng nước sông giảm dần từ thượng nguồn đến hạ lưu Trước mưa giá trị BOD5 đỉnh mực nước triều rạch Láng The, rạch Tra, sông Vàm Thuật, Thanh Đa, Nhiêu Lộc Thị Nghè, Giồng Ông Tố khoảng 7,53 mg/l, 7,75 mg/l, 7,17 mg/l, 7,81 mg/l, 8,691 mg/l, 7,487 mg/l 7,775 mg/l Hình 3-7: Diễn biến giá trị BOD5 cho trận mưa 43,3 mm Khi mưa giá trị BOD5 tăng lên tỷ lệ nghịch với lưu lượng dịng chảy nước sơng Dịng chảy đạt giá trị cực đại vào khoảng phút thứ 50 lưu lượng nước sơng đạt cực đại (Qmax), cịn giá trị BOD5 đạt giá trị cực đại vào khoảng phút thứ 240, tức giá trị BOD5 đạt giá trị cực đại sau lưu lượng dòng chảy đạt giá trị cực đại 21 thời gian khoảng 190 phút Sau hàm lượng BOD5 có xu giảm dần, thời gian giảm chậm thời gian tăng Có thể thấy đóng góp nhiễm từ nước mưa chảy tràn, hàm lượng BOD5 rạch Tra, rạch Láng Thé tăng cao nhất, mức tăng khoảng 3-4 mg/l (từ 25% - 33%) khiến cho nước sông có lúc vượt qua giới hạn cho phép theo QCVN08:2015/BTNMT B2 Cịn Rạch Gị Dưa sơng Vàm Thuật có mức tăng thấp so với lưu vực 3.5 Giải pháp giảm ô nhiễm nước sông nước mưa chảy tràn Một số giải pháp đề xuất sở thực tiển đóng góp nghiên cứu tham khảo số giải pháp khác Một số giải pháp chủ yếu như: - Tăng cường hệ thống thu nước mưa hộ gia đình Phát triển hệ thống thu nước mưa chung cư, trường học, cơng sở, khu cơng nghiệp (có mái hứng lớn) Thiết kế bố trí hệ thống nước mưa khu vực công cộng Quy hoạch xây dựng hồ điều hoà, hồ cảnh quan - Quy hoạch, xây dựng hệ thống thu gom nước mưa chảy tràn tách riêng hệ thống nước thải Dựa sở thực tiển cở sở khoa học nghiên cứu đề tài này, cần tập trung xử lý 1/3 lưu lượng dòng chảy mặt giai đoạn đầu trận mưa 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Chất lượng nước mặt sơng Sài Gịn phân chia ba khu vực: Khu vực thượng lưu từ Cầu Tha La đến Hồ Dầu Tiếng có chất lượng nước cịn tốt ổn định mùa mưa mùa khô Khu vực trung lưu từ cầu Bến Súc đến Thủ Dầu Một bắt đầu bị ô nhiễm hữu (BOD5 COD) Khu vực hạ lưu sơng Sài Gịn từ cầu Phú Long đến cảng Tân Thuận bị ô nhiễm chất dinh dưỡng (amoni, nitrit) cao Nguồn ô nhiễm từ nước mưa chảy tràn có mối tương quan với bề mặt đệm sử dụng đất Các chất ô nhiễm BOD5, COD, T-N, T-P, N-NO3-, N-NH4+ Zn nước mưa chảy tràn khu công nghiệp, khu dân cư có mức nhiễm cao khu vực khác Đặc biệt khu vực có bề mặt đệm với tỷ lệ bề mặt không thấm lớn (tỷ lệ không thấm lớn 76%) Kết khảo sát, phân tích dịng chảy mặt mưa chứng minh dòng chảy mặt thời gian đầu trận mưa (khoảng 1/3 lưu lượng dòng chảy) lưu vực có diện tích đất sử dụng khu vực dân cư cụm công nghiệp mang 50% tải lượng tích luỹ chất nhiễm (TSS, BOD5 P-PO43-) Tuy nhiên, dòng chảy mặt lưu vực có diện tích đất sử dụng nơng nghiệp mang khoảng 30% tải lượng tích luỹ chất nhiễm Kết mơ tính tốn từ mơ hình cho thấy ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước sơng Sài Gịn Đối với trận mưa đầu mùa (R=36 mm; 20-21/05/2014) mùa mưa (R=43,3mm; 18-19/08/2014), nồng độ chất ô nhiễm sông 23 hợp lưu gia tăng kể từ bắt đầu mưa đạt giá trị cực đại (Cmax) vào phút thứ 240 – 270 phút (khoảng – 4giờ 30 phút) Sau đó, chất nhiễm nước sông tiếp tục khuếch tán giảm dần từ phút thứ 240 trở sau (khoảng - 10 giờ) Dưới tác động triều, chất ô nhiễm đạt giá trị cực đại (Cmax) không phụ thuộc vào trể pha hay sớm pha so với lưu lượng cực đại (Qmax) nước sông Chất lượng nước sông vào đầu mùa mưa so với cuối mùa mưa Đặc biệt, lưu vực có bề mặt đệm với mật độ dân cư cao, hệ thống cống nước thải kém, mưa chất nhiễm nước sông cao so với khu vực khác B Kiến nghị Cần tiếp tục nghiên cứu đặc trưng nguồn ô nhiễm nước mưa chảy tràn tiểu lưu vực khác, cường độ, thời gian trận mưa khác nhau, tiêu chất lượng nước mưa chảy tràn chất lượng nước sơng khác / 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ Nguyễn Văn Hồng, Phạm Thanh Long, Phan Thuỳ Linh (2013), Nghiên cứu tính tốn tải lượng nguồn gây nhiễm chủ yếu rạch Bình Thọ - TP.HCM Tạp chí Khí tượng Thủy văn, năm 2013, số 630 ISSN0866-8744, trang 41-45 Nguyễn Văn Hồng, Phan Thùy Linh (2013), Nghiên cứu tính tốn tải lượng nguồn nhiễm sơng Sài Gịn, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, năm 2013, số 636 ISSN0866-8744, trang 6-11 Nguyễn Văn Hồng, Trần Tuấn Hoàng (2014), Nghiên cứu mối tương quan mưa, dòng chảy chất lượng nước khu vực hạ lưu sơng Sài Gịn Tạp chí Khí tượng Thủy văn, năm 2014, số 642 ISSN0866-8744, trang 12-14 Nguyễn Văn Hồng (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước mặt sơng Sài Gịn Tạp chí Khí tượng Thủy văn, năm 2015, số 658 ISSN0866-8744, trang 29-34 ... hưởng nước mưa chảy tràn Kết luận kiến nghị 4 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MƯA CHẢY TRÀN VÀ ẢNH HƯỞNG NƯỚC MƯA CHẢY TRÀN ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG 1.1 Nước mưa chảy tràn qua bề mặt đệm Vấn đề nguồn nước. .. chương: Chương 1: Tổng quan nước mưa chảy tràn ảnh hưởng nước mưa chảy tràn đến chất lượng nước sông Chương 2: Các phương pháp nghiên cứu nguồn nước mưa chảy tràn chất lượng nước sơng Chương 3: Phân... nguồn nước mưa chảy tràn chất lượng nước sông Sài Gịn Phân tích đánh giá đặc trưng dịng chảy mặt mô chất lượng nước sông Sài Gòn mưa Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông ảnh hưởng