Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM THÀNH NHƠN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU TẢI MÔI TRƯỜNG CỦA SÔNG PHÙ SA, DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA THỦY TRIỀU LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ NGÀNH: 944 03 03 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGs.Ts NGUYỄN HIẾU TRUNG CẦN THƠ - 2018 i LỜI CẢM TẠ Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Hiếu Trung; Phó Giáo sư, Tiến sĩ Văn Phạm Đăng Trí - Khoa Mơi Trường Tài ngun Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ, tận tình hướng dẫn, truyền đạt vốn kiến thức quý báu, kinh nghiệm thực tế suốt trình học tập trường, động viên góp ý chun mơn suốt trình học tập thực luận án tiến sĩ Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất q thầy giảng dạy, hướng dẫn học thuật cho suốt trình học tập bậc đại học, bậc cao học nghiên cứu sinh Chân thành cảm ơn tất quý Thầy - Cô Khoa Môi trường Tài nguyên Thiên nhiên, tất thầy cô trường Đại học Cần Thơ cung cấp kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian học tập tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành tốt luận án tiến sĩ Xin chân thành cảm ơn tất bạn sinh viên, học viên hỗ trợ cho trình thực nghiên cứu Cám ơn nhiều hỗ trợ Viện Thủy lực Đan Mạch, Cơng ty TNHH DHI Việt Nam Ơng Đặng Quang Thanh hỗ trợ quyền phần mềm MIKE modul (FM HD, FM MT, ECOLAB) để tơi thực nghiên cứu hồn thành tốt luận án tiến sĩ Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp bạn bè hết lòng động viên, giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận án Phạm Thành Nhơn ii TÓM LƯỢC Thành phố Cần Thơ nằm khu vực bồi tụ phù sa nhiều năm sơng Mê Kơng, có địa hình bằng phẳng đặc trưng địa hình đồng bằng Thành phố có hệ thống sơng ngòi, kênh rạch chằng chịt Trong Sơng Hậu sơng lớn với tổng chiều dài chảy qua thành phố 65 km Nguồn nước mặt sơng Hậu có vai trò quan trọng nuôi trồng thủy sản, phát triển thương mại, dịch vụ, phát triển công nghiệp, cung cấp nước vấn đề khác có liên quan đến phát triển kinh tế - xã hội toàn vùng Tây Nam Do đó, tăng cường nâng cao hiệu quản lý bảo vệ nguồn nước sông Hậu nhiệm vụ quan trọng, cấp thiết cho mục tiêu phát triển phát triển bền vững tương lai Phân vùng chất lượng nước nội dung quan trọng không quản lý môi trường mà có tầm quan trọng quy hoạch sử dụng tài nguyên nước cách hợp lý an toàn Nghiên cứu đánh giá khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Sông Hậu, đoạn từ phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ Qua đó, đề sách, giải pháp khuyến cáo công tác quản lý bảo vệ tài nguyên nước sông Hậu quan có thẩm quyền lập quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội, phát triển ngành cơng nghiệp,… Luận án trình bày thành chương với nội dung sau: Chương trình bày tính cấp thiết, mục tiêu, giả thiết câu hỏi nghiên cứu, ý nghĩa điểm nghiên cứu Chương trình bày tởng quan điều kiện tự nhiên “Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo, trầm tích; đặc điểm khí hậu, chế độ triều dòng chảy; chế độ ngập lũ, chế độ mặn”, chất lượng nước mặt “Tổng quan chất lượng nước, ảnh hưởng phát triển công nghiệp đến chất lượng nước mặt sông Hậu, kết quan trắc thông số đo nhanh trường tuyến sông Hậu kết phân tích thơng số hóa lý”, giới thiệu số mơ hình tốn, mơ hình chất lượng nước nghiên cứu ứng dụng giới, Việt Nam lựa chọn mô hình đánh giá thích hợp với khu vực nghiên cứu Chương mô tả chi tiết phương pháp áp dụng nghiên cứu Trên sở hệ thống hóa phương pháp lý luận thực tiễn Các bước quy trình thực theo phương pháp sau: (i) Xác định khả chịu tải qua phương pháp tính tốn tải lượng nhiễm tối đa chất nhiễm, tính tốn tải lượng nhiễm có sẵn nguồn nước tiếp nhận, tính tốn dự báo tởng tải lượng nguồn nhiễm thải sơng Hậu, tính tốn khả tiếp nhận nước thải, phương pháp thu thập số liệu thứ cấp, phương pháp thống kê iii phương pháp tiếp cận dựa nguyên tắc quản lý tích hợp lưu vực sơng phương pháp thực thi tính tải lượng thải ngày tối đa nước phát triển; (ii) phương pháp đo đạc đặc tính thủy lực địa mạo sơng Hậu bao gồm phương pháp đo vẽ bình đồ bình đồ lòng sơng, phương pháp đo đạc phương pháp xử lý số liệu; (iii) phương pháp mơ hình tốn Phương pháp thực mô đun thủy động lực, mô đun chuyển bùn cát, mô đun Ecolab “Mô đun chất lượng nước giải trình biến đổi sinh học hợp chất” mô đun tải - khuếch tán “Được dùng để mơ q trình truyền tải khuếch tán - biến đổi vật lý hợp chất”, thiết lập xây dựng mơ hình thủy lực, mơ hình chất lượng nước, xây dựng kịch dự báo đặc tính thủy lực, hình thái địa mạo đáy sơng kịch biến đởi khí hậu Bộ Tài nguyên Môi trường để mô diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Hậu theo xu phát triển kinh tế xã hội - kịch biến đởi khí hậu nước biển dâng Chương trình bày kết nghiên cứu luận án Nghiên cứu dự báo tổng tải lượng nguồn thải phân tán, nguồn thải điểm Trong đó, dự báo tổng tải lượng nguồn thải phân tán canh tác nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, nước mưa chảy tràn qua khu vực đô thị dịch vụ; dự báo tổng tải lượng nguồn thải điểm chủ yếu từ hoạt động khu công nghiệp theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội tỉnh vùng ĐBSCL như: Cần Thơ, An Giang, Đồng Tháp Vĩnh Long có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước sông Hậu; cho kết mối tương quan mực nước lưu lượng, cho kết phân tích địa mạo khu vực nghiên cứu; trình bày kết thiết lập, xây dựng đánh giá khả ứng dụng mơ hình tốn ba chiều - phần mền MIKE (các mô đun FM HD, FM MT Ecolab) Viện Thủy lực - Đan Mạch phát triển, cho kết mô đặc tính thủy lực, hình thái địa mạo sông Hậu; đánh giá chất lượng nước trạng, mô diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Hậu theo xu phát triển kinh tế - xã hội - kịch biến đởi khí hậu nước biển dâng, qua đánh giá khả làm khu vực nghiên cứu qua q trình biến đởi sinh học vật lý cho kết ứng dụng mơ hình tốn ba chiều thể qua kịch khác Chương trình bày kết luận nghiên cứu đạt theo mục tiêu đề trả lời câu hỏi nghiên cứu Giải mục tiêu chung nghiên cứu khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Đề nghị việc ứng dụng mơ hình tốn ba chiều để mơ đặc tính thủy lực diễn biến chất lượng nước cho sông phù sa vùng ĐBSCL iv ABSTRACT Can Tho City is located in the alluvial sediments of the Mekong River, which is characterized by the typical flat terrain of the plain The city has a great system of rivers and canals In there, Hau River is the largest river with the total length of 65 km Surface water sources of Hau River play an important role in aquaculture, trade and services development, industrial development, clean water supply and other issues related to socio-economic development of the entire southwestern region Therefore, enhancing and improving the effectiveness of management and protection of Hau river water resources is an important and urgent task for current development goal and sustainable development in the future Water quality zoning is not only an important part in environmental management but also has the important role safe and reasonable water use planning This study evaluated the load bearing capacity of the alluvial river environment under tidal influence in Hau River with the section from Vam Cong Ferry to Can Tho Bridge to formulate policies and recommended solutions for water resource in Hau River to authorities in the socio-economic and industry development planning, The thesis is divided into five chapters with the following contents: Chapter presents the urgency, objectives, hypotheses and research questions, implications, and new points of research Chapter presents an overview of natural conditions "Geographic location, terrain, topography features, geomorphology, sediment; climate characteristics, tidal regimes and flows; water flood regime, salinity regime”, surface water quality “ Overview of water quality, impacts of industrial development on surface water quality in Hau river, the results of monitoring the parameters of rapid measurement at the scene on Hau River and the results of physical and chemical parameters analysis", introducing some mathematical models and water quality models which have been studied and applied in the world, in Vietnam and selection the appropriate evaluation model for the study area Chapter describes in detail the applied methods in this study on the basis of systematizing theoretical and practical methods The steps in the process are carried out according to the following methods: (i) Determine the load capacity through the method of calculating the maximum pollutant load of the pollutant, calculating the available pollutant load in the receiving water source, calculating and forecasting the total amount of pollutant discharge to Hau river, calculating wastewater receiving capacity, secondary data collection method, statistical v method and approaches based on integrated river basin management principles and practical methods of calculating maximum daily discharge load in developed countries; (ii) methods of measurement of hydraulic and geomorphological characteristics of Hau River include the method of drawing plots and river charts, measurement and data processing methods;(iii) mathematical modeling This method is performed on hydrodynamic modules, sediment transfer modules, Ecolab module "Water quality modules addressing the biological transformation processes of compounds" and the load-diffusion module "Used to simulate diffusion transmission - the physical transformation of compounds", establish and build a hydraulic model, water quality model, develope scenarios for hydrological characteristics, morphology and geomorphology of river bed and climate change scenarios of Ministry of Natural Resources and Environment to simulate the water quality development in Hau River basin following the trend of socioeconomic development - scenarios of climate change and sea level rise Chapter presents the results of this thesis The study predicted Total discharge load of scattered waste, point source In particular, forecasting the total discharge load of dispersed sources for agriculture, aquaculture, navigation and rain water flows through urban areas and services; forecasting the total discharge load of major sources of waste from the operation of industrial zones according to the socio-economic development planning of the Mekong Delta provinces such as Can Tho, An Giang, Dong Thap and Vinh Long Directly affecting the water quality of Hau River; resulting in the correlation between water level and flow, results of geomorphological analysis of the study area; presenting of the results of the establishment, construction and evaluation of the application of the threedimensional mathematical model - The MIKE software package (FM HD, FM MT and Ecolab modules) developed by Danish Hydraulic Institute, giving the result of simulation of hydraulic, morphological and geomorphological characteristics of Hau River; evaluating the water quality in current situation, simulating the development of water quality in Hau river basin according to the socio-economic development trend, climate change scenarios and sea level rise scenarios, thereby, evaluating the cleaning capacity of the study area through the biological and physical transformation process and the resulting the application of the three-dimensional mathematical model expressed through different scenarios Chapter presents the conclusion of the research that have been achieved according to the objectives as well as the answers to the research questions Addressing the overall objective of the study of load capacity of river sediment vi environment, under the influence of the tide It is proposed to use a threedimensional mathematical model to simulate hydraulic properties and water quality in alluvial rivers of the Mekong Delta vii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận án hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận án cấp khác Cần Thơ, ngày 30 tháng năm 2018 Nghiên cứu sinh Phạm Thành Nhơn viii MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ i TÓM LƯỢC iii ABSTRACT v LỜI CAM ĐOAN viii MỤC LỤC .ix Danh sách bảng xiii Danh sách hình .xvii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .xxi Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Giới hạn nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học luận án 1.6.1 Về khoa học 1.6.2 Về thực tiễn 1.7 Những luận điểm khoa học nghiên cứu Chương 2: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 2.1.1 Vị trí địa lý 2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo, trầm tích 2.1.3 Đặc điểm khí hậu 2.1.4 Chế độ thủy triều dòng chảy 10 2.1.5 Chế độ ngập lũ 10 2.1.6 Chế độ ngập mặn 11 2.2 Chất lượng nước mặt vùng nghiên cứu 11 ix 2.2.1 Tổng quan chất lượng nước 11 2.2.2 Ảnh hưởng phát triển công nghiệp đến chất lượng nước mặt sông Hậu 11 2.2.3 Kết quan trắc thông số đo nhanh trường tuyến Sông Hậu Trung tâm Quan trắc môi trường -Tổng Cục Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường (2016) 14 2.2.4 Kết phân tích thơng số hóa lý Trung tâm Quan trắc môi trường -Tổng Cục Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường (năm 2016) 15 2.3 Mơ hình cho việc mơ lan truyền chất chiều sông 20 2.3.1 Tởng quan mơ hình chất lượng nước 20 2.3.2 Mơ hình mơ hình thành chất lượng nguồn nước 21 2.3.3 Một số mơ hình chất lượng nước 21 2.4 Kết nghiên cứu giới 25 2.5 Kết nghiên cứu Việt Nam 33 2.6 Lựa chọn mơ hình đánh giá thích hợp với khu vực nghiên cứu 41 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1 Phương pháp tính tốn khả chịu tải 44 3.1.1 Tính tốn tải lượng nhiễm tối đa chất ô nhiễm 44 3.1.2 Tính tốn tải lượng nhiễm có sẵn nguồn nước tiếp nhận 44 3.1.3 Phương pháp tính tốn dự báo tởng tải lượng nguồn ô nhiễm KCN thải sông Hậu 44 3.1.4 Tính tốn khả tiếp nhận nước thải 46 3.2 Phương pháp thống kê phương pháp tiếp cận dựa nguyên tắc quản lý tích hợp lưu vực sơng 46 3.3 Phương pháp đo đạc đặc tính thủy lực địa mạo Sông Hậu 47 3.3.1 Đo vẽ bình đồ bình đồ lòng sơng 47 3.3.2 Phương án đo đạc 47 3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 47 3.4 Phương pháp phân tích 48 3.5 Phương pháp mơ hình tốn 48 3.5.1 Mô đun HD (Hydrodynamics - Thủy động lực) 48 3.5.2 Mô đun chuyển bùn cát MT (Mud Transport Module) 49 x Với kết mô này, cho thấy giá trị giới hạn thông số DO tầng (mặt - - đáy) hạ lưu theo kịch B có thay đởi khơng đáng kể Các q trình biến đởi giống kịch A vừa nêu 4.5.3.3.2 Kết mô nồng độ BOD5 khu vực hạ lưu Hình 4.62 Diễn biến nồng độ BOD5 tầng (mặt - - đáy) theo kịch A Với kết mô này, cho thấy giá trị giới hạn thông số BOD5 tầng (mặt - - đáy) hạ lưu theo kịch A có thay đổi không đáng kể Giá trị giới hạn thông số BOD5 có dao động lớn giá trị giới hạn thông số BOD5 ngày theo thời gian rõ rệt dao động khoảng từ 2,2 mg/l đến 8,0 mg/l vượt ngưỡng cho phép QCVN 08-MT:2015 vào số thời điểm thời gian nghiên cứu Giá trị giới hạn thông số BOD5 thực đo giá trị mô theo kịch trạng, kịch biến đởi khí hậu, kịch tăng lưu lượng thải nguồn 146 thải điểm cho giá trị mơ gần bằng nhau, khơng có khác biệt lớn Điều cho thấy việc giảm lưu lượng nước thượng lưu, tăng lưu lượng thải nguồn thải điểm mực nước biển tăng không làm thay đổi giá trị giới hạn thông số BOD5 đáng kể so với trạng Hình 4.63 Diễn biến nồng độ BOD5 tầng (mặt - - đáy) theo kịch B Điều chứng tỏ khu vực hạ lưu, chịu chi phối mạnh yếu tố thủy triều, làm cho q trình biến đởi vật lý (tải - khuếch tán) hay nói khác giá trị giới hạn thông số BOD5 khu vực bị pha lỗng thủy triều đóng vai trò chủ đạo khơng phải q trình chuyển hóa (q trình hóa sinh) Kết chứng tỏ có tương quan với nhận xét, giá biến đổi giới hạn thông số DO nêu khu vực hạ lưu Với kết mô này, cho thấy giá trị giới hạn thông số BOD5 tầng (mặt - - đáy) hạ lưu theo kịch B có thay đởi khơng đáng kể Các q trình biến đởi giống kịch A vừa nêu 147 4.5.3.3.3 Kết mô nồng độ NO3- khu vực hạ lưu Hình 4.64 Diễn biến nồng độ NO3- tầng (mặt - - đáy) theo kịch A Với kết mô này, cho thấy giá trị giới hạn thông số NO3- tầng (mặt - - đáy) hạ lưu theo kịch A có thay đởi không đáng kể Giá trị giới hạn thông số NO3- có dao động lớn giá trị giới hạn thông số NO3- ngày theo thời gian rõ rệt dao động khoảng từ 0,098 mg/l đến 0,38 mg/l nằm ngưỡng cho phép QCVN 08-MT:2015 Giá trị giới hạn thông số NO3- thực đo giá trị mô theo kịch trạng, kịch biến đởi khí hậu, kịch tăng lưu lượng thải nguồn thải điểm cho giá trị mơ gần bằng nhau, khơng có khác biệt lớn Điều cho thấy việc giảm lưu lượng nước thượng lưu, tăng lưu lượng thải nguồn thải điểm mực nước biển tăng không làm thay đổi giá trị giới hạn thông số NO3- đáng kể so với trạng Điều chứng tỏ khu vực hạ lưu, chịu chi phối mạnh yếu tố thủy triều, làm cho q trình biến đởi vật lý 148 Hình 4.65 Diễn biến nồng độ NO3- tầng (mặt - - đáy) theo kịch B Với kết mô này, cho thấy giá trị giới hạn thông số NO 3- tầng (mặt - - đáy) hạ lưu theo kịch B có thay đởi khơng đáng kể Giá trị giới hạn thơng số NO3- có dao động lớn giá trị giới hạn thông số NO3- ngày theo thời gian rõ rệt dao động khoảng từ 0,098 mg/l đến 0,38 mg/l nằm ngưỡng cho phép QCVN 08-MT:2015 149 4.5.3.3.4 Kết mô nồng độ NH4+ khu vực hạ lưu Hình 4.66 Diễn biến nồng độ NH4+ tầng (mặt - - đáy) theo kịch A Với kết mô này, cho thấy giá trị thông số NH4+ tầng (mặt - đáy) thượng lưu theo kịch A, dao động khoảng từ 0,015 mg/l đến 0,18 mg/l nằm ngưỡng cho phép QCVN 08-MT:2015 diễn biến giá trị thông số NH4+ tầng (mặt - - đáy) có thay đởi khơng đáng kể 150 Hình 4.67 Diễn biến nồng độ NH4+ tầng (mặt - - đáy) theo kịch B Với kết mô này, cho thấy giá trị thông số NH4+ tầng (mặt - đáy) thượng lưu theo kịch B, dao động khoảng từ 0.015 mg/l đến 0.16 mg/l nằm ngưỡng cho phép QCVN 08-MT:2015 diễn biến giá trị thông số NH4+ tầng (mặt - - đáy) có thay đởi khơng đáng kể 151 4.5.3.3.5 Kết mô nồng độ Photpho tổng khu vực hạ lưu Hình 4.68 Diễn biến nồng độ Photpho tổng tầng (mặt - - đáy) theo kịch A Với kết mơ hình 4.68 cho thấy giá trị thông số Photpho tổng tầng (mặt - - đáy) thượng lưu theo kịch A, dao động khoảng từ 0,078 mg/l đến 0,188 mg/l diễn biến giá trị thông số Photpho tổng tầng (mặt - - đáy) có thay đởi khơng đáng kể Nhưng có diễn biến tăng giảm nồng độ Photpho tổng theo thời gian cách rõ rệt Với kết này, chứng tỏ có lan truyền chất nhiễm từ khu vực Ơ Mơn, nguồn thải điểm đến khu vực nghiên cứu Cầu Cần Thơ có ảnh hưởng trực tiếp từ chế độ thủy triều đến chất lượng nước 152 Hình 4.69 Diễn biến nồng độ Photpho tổng tầng (mặt - - đáy) theo kịch B Với kết mô này, cho thấy giá trị thông số Photpho tổng tầng (mặt - - đáy) thượng lưu theo kịch B, dao động khoảng từ 0,076 mg/l đến 0,186 mg/l diễn biến giá trị thông số Photpho tởng tầng (mặt - - đáy) có thay đởi khơng đáng kể (Hình 4.69) Nhưng có diễn biến tăng giảm nồng độ photpho tổng theo thời gian cách rõ rệt Với kết này, chứng tỏ có lan truyền chất nhiễm từ khu vực Ơ Mơn, nguồn thải điểm đến khu vực nghiên cứu Cầu Cần Thơ có ảnh hưởng trực tiếp từ chế độ thủy triều đến chất lượng nước 153 4.5.4 Mối tương quan nguồn thải điểm quan trắc hai bên bờ Cần Thơ Đồng Tháp Vĩnh Long với khu vực thượng lưu, Ô Môn hạ lưu vùng nghiên cứu Để đánh giá mức độ lan truyền chất ô nhiễm nguồn thải điểm đo sông/kênh rạch hai bên bờ Cần Thơ Đồng Tháp Vĩnh Long (Thốt Nốt, Ơ Mơn, Cái Chơm, Sang Trắng, Trà Nóc, Lai Vung, Cái Sâu, Bò Húc, Đà Đồng Tân Quới) ảnh hưởng đến chất lượng nước khu vực thượng lưu, Ơ Mơn hạ lưu vùng nghiên cứu, tiến hành đánh giá tương quan chất lượng nước điểm đo thực tế nêu với vị trí biên thượng lưu, Ơ Mơn biên hạ lưu dựa vào số tương quan thiết lập số tương quan thiết lập theo hệ số tương quan R để xác định mức độ lan truyền chất nguồn thải điểm quan trắc nêu đến biên thượng lưu (khu vực Thốt Nốt), Ơ Mơn biên hạ lưu (khu vực Cầu Cần Thơ), trình bày cụ thể sau: Bảng 4.60 Mối tương quan nguồn thải điểm quan trắc với biên thượng lưu Các vị trí Thốt Nốt Ơ Mơn Cái Chơm Sang Trắng Trà Nóc Lai Vung Cái Sâu Bò Húc Đà Đơng Tân Quới BOD5 0,164 0,291 0,163 0,262 0,806 0,226 0,133 0,386 0,155 0,226 Các tiêu hóa học DO NH4+ -0,15 0,96 0,06 0,97 -0,151 0,96 0,057 0,98 -0,029 0,89 -0,091 0,82 -0,049 0,83 -0,169 0.86 -0,126 0,89 -0,281 0,82 NO30,97 0,96 0,98 0,97 0,95 0,86 0,87 0,88 0,87 0,82 P tổng 0,203 0,305 0,678 0,777 0,98 0,74 0,071 0,341 0,106 0,74 Dựa vào kết tính (Bảng 4.60) cho thấy mối tương quan thông số môi trường (NH4+, NO33, R> 82) nguồn thải điểm quan trắc với biên thượng nguồn chặt; thông số BOD5 nguồn thải điểm khu cơng nghiệp Trà Nóc tương quan chặt với biên thượng lưu khu vực Thốt Nốt (R = 0,806) Thông số photpho tổng tương quan chặt điểm thải Cái Chơm, Sang Trắng Trà Nóc (R=0,678; 0,777 0,98) Đây khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp khu công nghiệp Trà Nóc 1, Trà Nóc 2, khu dân cư khu thương mại Qua cho thấy có lan truyền chất từ nguồn thải điểm đến khu vực quan trắc vị trí thượng nguồn Các nguồn thải điểm lại quan trắc khơng tương quan với biên khu vực thượng lưu (R< 0,3) 154 Bảng 4.61 Mối tương quan nguồn thải điểm quan trắc với biên khu vực Ơ Mơn Các vị trí Thốt Nốt Ơ Mơn Cái Chơm Sang Trắng Trà Nóc Lai Vung Cái Sâu Bò Húc Đà Đơng Tân Quới BOD5 0,053 -0,052 -0,282 0,207 0,078 0,073 0,489 -0,04 -0,024 0,073 Các tiêu hóa học DO NH4+ -0,123 0,92 0,121 0,98 -0,182 0,96 -0,017 0,95 -0,155 0,98 -0,077 0,98 -0,087 0,96 -0,173 0,95 -0,253 0,93 -0,262 0,92 NO30,86 0,92 0,96 0,98 0,96 0,92 0,89 0,87 0,82 0,86 P tổng 0,203 0,305 0,372 0,777 0,98 0,74 0,071 0,341 0,106 0,74 Dựa vào kết tính (Bảng 4.61), cho thấy mối tương quan thông số môi trường (NH4+, NO3-, R≥ 0,92; R> 0,82) nguồn thải điểm quan trắc với biên khu vực Ơ Mơn chặt, Photpho tởng tương chặt nguồn thải điểm Rạch Sang Trắng, Trà Nóc, Lai Vung Tân Quới (R= 0,777; 0,98 0,74) Qua cho thấy có lan truyền chất từ nguồn thải điểm đến khu vực quan trắc mặt cắt Ơ Mơn DO BOD5 khơng có tương quan (R< 0,5) Bảng 4.62 Mối tương quan nguồn thải điểm quan trắc với biên hạ lưu Các vị trí Thốt Nốt Ơ Mơn Cái Chơm Sang Trắng Trà Nóc Lai Vung Cái Sâu Bò Húc Đà Đơng Tân Quới BOD5 0,079 -0,028 -0,226 0,247 0,105 0,326 0,565 -0,086 0,101 0,326 Các tiêu hóa học DO NH4+ -0,038 0,217 0,155 0,217 -0,137 0,217 -0,063 0,218 -0,033 0,218 0,016 0,218 -0,097 0,218 -0,123 0,217 -0,158 0,217 -0,164 0,217 NO30,82 0,94 0,96 0,95 0,98 0,87 0,82 0,89 0,84 0,86 P tổng 0,203 0,305 0,372 0,78 0,97 0,76 0,071 0,341 0,106 0,74 Dựa vào kết tính (Bảng 4.62), cho thấy mối tương quan thông số môi trường (NO3- với R> 0,84) Photpho tổng nguồn thải điểm quan trắc (Rạch Sang Trắng, Trà Nóc, Lai Vung Tân Quới) (R= 0,78; 0,97 0,76) có tương quan chặt với biên khu vực hạ lưu tương quan chặt Các nguồn thải điểm lại khơng có tương quan chặt 4.6 Đánh giá khả tự làm Qua kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình ECoLab cho số hằng (Các số phụ thuộc thuộc vào điều kiện tư nhiên, thành phần mật độ 155 sinh khối vùng nghiên cứu) mơ hình: Hệ số phụ thuộc nhiệt độ 1,1; tốc độ suy giảm BOD5 (20°C) 0,15 mg/l/ngày; tốc độ nitơrat hóa tại (20°C) 0,28 mg/l/ngày; tốc độ khử nitơrat hóa (20°C) 0,28 mg/l/ngày; tốc độ phân hủy photpho (20°C) 0,01 mg/l/ngày; tỉ số thành phần Nitơ có vật chất hữu N/BOD: 0,15 tỉ số Oxy cần cho phản ứng khử Nitơ 4,57 gO2/g NH4-N Với tốc độ phản ứng phương trình chuyển hóa mơ hình ECoLab vừa nêu, cho thấy khu vực nghiên cứu xảy trình khả tự làm sinh học vật lý, thơng qua q trình pha lỗng dòng chảy phân rã chất hữu khu vực nghiên cứu trung bình thấp với hằng số mơ hình cho thấy khả tự làm hệ sinh thái khu vực nghiên cứu thấp 156 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Luận án thực mục tiêu đặt ra, kết luận mục tiêu nghiên cứu trình bày sau: Đối với mục tiêu xây dựng sở liệu nguồn ô nhiễm (nguồn điểm nguồn phân tán) đến chất lượng nước sơng Hậu, nghiên cứu tính tốn dự báo tải lượng chất thải nguồn ô nhiễm phân tán canh tác nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, nước mưa chảy tràn qua khu vực đô thị, thương mại, dịch vụ,…; nguồn ô nhiễm điểm phát sinh từ khu công nghiệp theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội tỉnh, thành: An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long Cần Thơ Qua tính tốn khả tiếp nhận nước thải từ khu công nghiệp cho thấy sơng Hậu có khả tiếp nhận thông số BOD5, COD, tổng Nitơ không khả tiếp nhận thơng số TSS Photpho tổng từ nước thải KCN Thốt Nốt; sơng Hậu có khả tiếp nhận thơng số BOD, COD, Tởng Nitơ khơng khả tiếp nhận thông số TSS Photpho tởng từ nước thải KCN Trà Nóc Trà Nóc khu cơng nghiệp thải Hậu qua kịch bản, sông Hậu có khả tiếp nhận thơng số tổng Nitơ từ nước thải KCN kịch tại; sơng Hậu khơng khả tiếp nhận nước thải KCN thông số TSS, BOD, COD, tổng Nitơ, Photpho tổng theo kịch 1; khơng khả tiếp nhận nước thải KCN thông số TSS, BOD, COD, tổng Nitơ Photpho tổng theo kịch kịch 3, chất thải xử lý đạt tốt (Cột A, QCVN:40/2011/BTNMT) biểu qua khả tiếp nhận tổng Nitơ sông Hậu Đối với mục tiêu thiết lập xây dựng mơ hình thủy lực ba chiều mơ đặc tính thủy lực dòng chảy Sông Hậu (đoạn qua từ Phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ) dựa vào kịch khác biến đởi khí hậu thay đởi địa mạo đáy sông, nghiên cứu cho thấy mơ hình thiết lập xây dựng cho kết mơ đặc tính thủy lực dòng chảy động thái địa mạo đoạn sông nghiên cứu với độ tin cậy cao, phù hợp với thực tế, có triển vọng ứng dụng nghiên cứu hệ thống sông phù sa chịu ảnh hưởng triều chịu chi phối nhiều tác động bên ngồi; thay đởi điều kiện biên lưu lượng thượng nguồn lũ giảm nên dòng chảy chậm lại, cùng với mực nước tăng lên hạ lưu nên mức độ xói giảm Kết phân tích mặt cắt nghiên cứu thượng lưu có xói mòn giảm 0,5 m đáy sơng với lưu lượng giảm 10% 0,7 m với lưu lượng giảm 20%; mực nước biển dâng hạ lưu lên 12 cm, 25 cm 42 cm hình thái 157 lòng dẫn đáy sơng bị thu hẹp nhiều so với trường hợp trạng Điều cho thấy giảm lưu lượng nước thượng nguồn vùng nghiên cứu kết hợp với mực nước biển dâng (với giả thiết nồng độ bùn cát xem không đổi) làm giảm khả tương tác nước với yếu tố gây ô nhiễm làm giảm khả tự làm dòng sơng so với trường hợp trạng; kết tính tốn cho thấy với trường hợp trạng hình thái lòng sơng nghiên cứu có xu xói mòn nhiều với trường hợp thay đổi điều kiện biên lưu lượng thượng nguồn mực nước hạ lưu Kết cho thấy chiều rộng sơng có xu hướng tăng, độ sâu giảm lưu lượng dòng chảy có xu hướng thay đởi phía hạ lưu thay đổi phụ thuộc vào chiều rộng dòng sơng Kết phù hợp với nghiên cứu khác giới Đối với mục tiêu ứng dụng mơ hình thủy lực ba chiều thiết lập xây dựng để mô diễn biến chất lượng nước Sơng Hậu cho thấy dù có tăng lưu lượng thải, kiểm soát nồng độ chất lượng nước thải đảm bảo theo quy chuẩn khả tự làm đoạn sông nghiên cứu đảm bảo; kết nghiên cứu cho thấy khu vực thượng lưu chịu chi phối mạnh yếu tố giảm lưu lượng, làm cho q trình biến đởi vật lý (tải - khuếch tán) giảm hay nói khác khu vực có giá trị giới hạn thơng số mơi trường nước bị pha lỗng biến đổi vật lý chủ yếu; khu vực hạ lưu, chịu chi phối mạnh yếu tố thủy triều, làm cho q trình biến đởi vật lý (tải - khuếch tán) làm cho giá trị giới hạn thông số mơi trường khu vực bị pha lỗng thủy triều đóng vai trò chủ đạo khơng phải q trình chuyển hóa (q trình hóa sinh) khu vực nghiên cứu xảy trình khả tự làm sinh học vật lý, thông qua q trình pha lỗng dòng chảy phân rã chất hữu khu vực nghiên cứu trung bình Khu vực nghiên cứu xảy trình khả tự làm sinh học vật lý, thơng qua q trình pha lỗng dòng chảy phân rã chất hữu khu vực nghiên cứu trung bình, khả tự làm hệ sinh thái khu vực nghiên cứu thấp Đối với mục tiêu ứng dụng mơ hình dự báo lan truyền ô nhiễm Sông Hậu theo kịch thay đổi điều kiện thủy văn thượng nguồn kịch nước biển dâng, kết mơ đặc tính thủy lực diễn biến chất lượng nước cho thấy phần mềm MIKE áp dụng tính tốn cho vùng nghiên cứu chi tiết, với kết đạt độ tin cậy cao Mơ hình sở liệu sở tin cậy đáp ứng cho nghiên cứu vấn đề chất lượng nước chi tiết cho đoạn sông Hậu; nghiên cứu xây dựng mơ hình 158 tốn ba chiều để mơ đặc tính thủy lực tính toán diễn biến chất lượng nước ba chiều cho đoạn sơng nghiên cứu đạt độ xác cao; kết nghiên cứu thể tranh chi tiết theo không gian thời gian chế độ thủy lực, kết mô diễn biến chất lượng nước sơng Hậu bằng mơ hình MIKE (với mơ đun ECOLab) đáng tin cậy, phản ảnh tốt xu diễn biến chất lượng nước đoạn sông nghiên cứu 5.2 Kiến nghị Sơng Hậu nơi tiếp nhận nhiều nguồn nước thải khác từ hoạt động nông nghiệp, thương mại dịch vụ, y tế, khu dân cư Do đó, để đánh giá dự báo toàn diện yếu tố tác động đến chất lượng nước tồn tuyến sơng Hậu nên tiếp tục thực nghiên cứu tính tốn dự báo tải lượng chất thải, khả tiếp nhận chất thải sông Hậu yếu tố tác động khác nông nghiệp, thương mại, dịch vụ, sinh hoạt, giao thông vận tải, y tế, nước mưa chảy tràn, Qua đó, tính tốn đánh giá khả tiếp nhận nguồn nước sông Hậu lĩnh vực Nghiên cứu bước đầu phân tích địa mạo 10 mặt cắt đoạn sông (đoạn qua từ Phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ) thượng lưu khu vực Thốt Nốt Vì thế, đề nghị tiếp tục áp dụng phương pháp đường cong phù hợp phần mềm Matlab để thiết lập hàm số y=axb phân tích tất mặt cắt đoạn sông (đoạn qua từ Phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ) để tìm mối liên hệ hình học thủy lực chiều rộng mặt nước, độ sâu thủy lực, vận tốc dòng chảy với lưu lượng dòng chảy để nắm rõ địa mạo đoạn sơng nghiên cứu Để đánh giá xác đặc tính thủy lực, thay đởi hình thái lòng sơng nghiên cứu diễn biến chất lượng nước sông Hậu hay số sông/kênh rạch khác ĐBSCL yêu cầu chuỗi số liệu địa hình, quan trắc phải đo đạc thời gian dài (tháng năm; theo mùa khơ mùa mưa) có độ xác mơ hình tốt Cần bở sung thêm yếu tố phổ biến môi trường nước vào thành phần mơ hình, yếu tố thủy văn (độ đục, hàm lượng chất lơ lửng, nhiệt độ nước ), đối lưu (gây dòng chảy, nhiệt độ ), thực vật thủy sinh (sự quang hợp, hô hấp hàm lượng tảo, thành phần tảo ), yếu tố sinh học (thành phần lượng vi sinh vật tham gia xúc tác cho phản ứng tiêu thụ chất hữu ), thông số môi trường khác theo QCVN 08-MT:2015 nên bố trí thu mẫu nguồn thải điểm phân tán; thực vào mùa mưa mùa khô; thời gian thu mẫu dài để đánh giá cách toàn diện diễn biến chất lượng nước khả làm đoạn sông nghiên cứu 159 Để mơ hình MIKE (mơ đun FM HD, FM MT ECOLab) đánh giá đầy đủ phản ánh cách khách quan cần đánh giá đầy đủ điều kiện ban đầu, tham số hiệu chỉnh mơ hình cần có số liệu khảo sát kỹ, chi tiết mặt ba chiều chuyên sâu vi sinh thực vật vùng nghiên cứu có tác động đến q trình sinh hóa học mở rộng nghiên cứu ứng dụng mô hình nhằm mơ khả chịu tải sơng Hậu theo thông số, theo mùa khu vực ven sông Hậu, đồng thời, so sánh số liệu tính tốn với kết mơ mơ hình để có biện pháp quản lý tồn diện hiệu Nghiên cứu thực giới hạn đoạn sông Hậu thuộc hạ lưu sông Mê Kơng, áp dụng mơ hình MIKE để mơ đặc tính thủy diễn biến chất lượng nước sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Chưa phản ảnh hết phù hợp tuyệt đối cho việc ứng dụng mơ hình tốn ba chiều MIKE cho tất sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Cho nên cần thiết lập xây dựng mơ hình tốn ba chiều khác để thực nghiên cứu sông Hậu thuộc hạ lưu sông Mê Kơng đồng thời, nghiên cứu dòng sơng phù sa, ảnh hưởng thủy triền khác,… qua có so sánh, đánh giá, phân tích rút ưu nhược điểm cho việc thực nghiên cứu tiếp theo./ 160 ... trả lời câu hỏi nghiên cứu Giải mục tiêu chung nghiên cứu khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Đề nghị việc ứng dụng mơ hình tốn ba chiều để mơ đặc tính thủy lực diễn... quy hoạch sử dụng tài nguyên nước cách hợp lý an toàn Nghiên cứu đánh giá khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Sông Hậu, đoạn từ phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ Qua đó, đề... nguyên Môi trường xây dựng công bố năm 2016 đánh giá khả tự làm dòng sơng so với trường hợp trạng 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Khả chịu tải môi trường sông vùng nghiên cứu