Tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm khu vực vịnh nha trang bằng mô hình số

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN CHÍ CƠNG TÍNH TỐN LAN TRUYỀN VẬT CHẤT Ô NHIỄM KHU VỰC VỊNH NHA TRANG BẰNG MƠ HÌNH SỐ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN CHÍ CƠNG TÍNH TỐN LAN TRUYỀN VẬT CHẤT Ơ NHIỄM KHU VỰC VỊNH NHA TRANG BẰNG MƠ HÌNH SỐ Chuyên nghành: Hải Dƣơng Học Mã số: 60.44.97 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Minh Huấn Hà Nội – 2012 LỜI CẢM ƠN! Để hồn thành đƣợc chƣơng trình đào tạo thạc sỹ đề tài luận văn mình, ngồi nổ lực thân, thành công khơng có giúp đỡ từ thầy giáo mơn Hải dƣơng học Khoa Khí tƣợng – Thủy văn Hải dƣơng học, đồng nghiệp ngồi quan, gia đình bạn bè gần xa! Học viên xin đƣợc gửi lời cảm ơn trân trọng tới thầy cô giáo môn Hải dƣơng học giảng dạy, truyền thụ kiến thức cho học viên tất tận tâm, nhiệt huyết niềm tin tƣởng Đặc biệt, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn trân trọng chân thành tới thầy giáo PGS TS Nguyễn Minh Huấn, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, động viên, gúp đỡ học viên hoàn thành luận văn Em xin đƣợc phép gửi lời biết ơn trân trọng tới tất thầy cô giáo mơn Khí tƣợng – Thủy văn Hải dƣơng học tạo điều kiện giúp đỡ để học viên có đƣợc điều kiện tốt khoảng thời gian học tập hoàn thành luận văn! Học viên xin đƣợc gửi lờn cảm ơn chân thành tới tất đồng nghiệp phòng Vật lý biển, chủ nhiệm đề tài, dự án NUFU tất đồng nghiệp Viện Hải dƣơng học quan tâm, giúp đỡ, chia tạo điều kiện để học viên hoàn thành tốt chƣơng trình đào tạo cao học Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội! Với lòng biết ơn sâu sắc, học viên xin đƣợc gửi lời biết ơn sâu sắc chân thành tới gia đình, anh em, bạn bè luôn đồng hành, chia sẽ, động viên, giúp đỡ học viên toàn chặng đƣờng qua! Học viên Nguyễn Chí Cơng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .4 CHƢƠNG MƠ HÌNH SỐ TRỊ 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nƣớc .8 1.2 Môđun MIKE 21 HD 10 1.2.1 Cơ sở toán học 10 1.2.2 Phƣơng pháp số 13 1.3 Môđun ECO Lab 17 1.3.1 Cơ sở lý thuyết 17 1.3.2 Ơxy hòa tan (DO) nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD) 18 1.3.3 Các hợp phần Nitơ 21 1.3.4 Hợp phần Photpho 24 CHƢƠNG TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 26 2.1 Tổng quan điều kiện tự nhiên 26 2.1.1 Vị trí địa lí 26 2.1.2 Đặc điểm gió 26 2.1.3 Đặc điểm sơng ngòi 27 2.1.4 Đặc điểm nhiệt - muối 28 2.1.5 Đặc điểm dòng chảy 28 2.1.6 Đặc điểm thủy triều dao động mực nƣớc 29 2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 29 2.3 Hiện trạng môi trường vịnh Nha Trang 30 2.3.1 Các nguồn thải 30 2.3.2 Chất lƣợng nƣớc vịnh Nha Trang 31 CHƢƠNG ÁP DỤNG MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ .33 3.1 Thiết lập thơng tin đầu vào cho mơ hình 33 3.1.1 Thu thập số liệu 33 3.1.2 Địa hình đáy 34 3.1.3 Thiết lập lƣới tính 35 3.1.4 Điều kiện biên điều kiện ban đầu 36 3.2 Hiệu chỉnh mơ hình 41 3.3 Một số kết tính tốn 44 3.3.1 Kết tính tốn cho mùa khô 44 3.3.2 Kết tính tốn cho mùa mƣa 60 3.3.3 Kết tính tốn kịch nhiễm thời kỳ mùa mƣa .75 KẾT LUẬN 80 KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 MỞ ĐẦU Thành phố Nha Trang thành phố xinh đẹp thơ mộng nƣớc Không Nha Trang đƣợc xếp vào giới vịnh đẹp giới đƣợc thiên nhiên ban tặng Với diện tích khoảng 500km , 19 đảo lớn nhỏ 25km bờ biển, vịnh Nha Trang hàng năm đón nhận hàng vạn lƣợt khách du lịch nƣớc đến tham quan, du lịch Một đặc điểm biển Nha Trang nƣớc biển xanh, chất lƣợng nƣớc tốt, đa dạng sinh học với nhiều loài sinh vật rạn san hô thật kỳ vĩ Tuy nhiên, năm gần đây, với phát triển kinh tế chung, ngành nghề kinh tế thành phố tăng trƣởng với tốc độ nhanh Mặt trái phát triển tác động trực tiếp gián tiếp ngành nghề kinh tế gây nên áp lực lớn mơi trƣờng Đó suy giảm chất lƣợng nƣớc vịnh Nha Trang, đa dạng sinh học ngày đi, suy thoái hệ sinh thái, cân sinh học dẫn đến hủy hoại môi trƣờng sống, ảnh hƣởng tới chất lƣợng nƣớc bãi tắm, chất lƣợng vùng nuôi trồng thủy sản Hậu biến đổi lại tác động trở lại ngành nghề khác nhƣ ngành nuôi trồng thủy sản, ngành du lịch – dịch vụ Trƣớc biến động xấu mơi trƣờng biển, có nhiều báo cáo, kiến nghị, đề xuất, hội nghị nhà quản lý, nhà hoạch định, nhà khoa học nhằm đƣa giải pháp hợp lí giúp ngăn chặn, bảo vệ, phục hồi vịnh Nha Trang nhƣ vốn có Cơng việc đƣợc triển khai cách gấp rút toàn diện Tuy nhiên, nghiên cứu trƣớc tập trung mức độ đánh giá trạng mà chƣa có tranh toàn diện mối liên hệ trình thủy động lực – mơi trƣờng Một cơng cụ đƣợc sử dụng để giúp cơng việc cách hiệu nhanh chóng, đỡ tốn việc sử dụng mơ hình số trị để mơ q trình lan truyền vật chất gây ô nhiễm từ cửa sông tảng trình thủy động lực Lợi mơ hình tốn học mơ cách tồn diện theo khơng gian thời gian trình tác động biến đổi để đƣa đƣợc dự báo, cảnh báo môi trƣờng Nhận thức đƣợc mức độ cấp thiết vấn đề môi trƣờng vịnh Nha Trang, học viên lựa chọn hƣớng nghiên cứu với đề tài: “Tính tốn lan truyền vật chất ô nhiễm khu vực vịnh Nha Trang mơ hình số trị” để mơ số vật chất từ cửa Sông Cái, Sơng Tắc có khả ảnh hƣởng đến chất lƣợng mơi trƣờng Có nhiều kỹ thuật đánh giá mức độ ô nhiễm nƣớc dựa vào giá trị thông số chọn lọc Các kỹ thuật sử dụng số để thực mức độ ô nhiễm Trong nêu số số đƣợc công nhận nhƣ: Chỉ số ô + - - nhiễm dinh dƣỡng (NPI) dƣƣ̣a vào thông số NH , NO3 , NO2 , tổng P, pH, chlorophyll, độ dẫn điện độ đục Chỉ số ô nhiễm hữu (OPI) dƣƣ̣a vào thông số BOD , COD, nhiệt độ DO Với nguồn số liệu có đƣợc từ số đề tài đƣợc thực Viện Hải dƣơng học nhƣ đề tài cấp Cơ sở phòng Vật lý biển, phòng Thủy địa hóa, đề tài cấp Viện Khoa học Công nghệ, Các Dự án hợp tác quốc tế, tác giả khóa luận sử dụng gói phần mềm MIKE 21 HD, ECOLab để mơ q trình lan truyền số vật chất gây ô nhiễm từ cửa sông mùa mƣa mùa khô Trong khuôn khổ luận văn, mục tiêu học viên tính tốn, mơ phỏng, đƣa đƣợc tranh q trình động lực trình truyền tải vật chất - + + gồm BOD, NO3 , PO4 , NH3 , DO từ cửa cửa Sông Cái Nha Trang Sơng Tắc Nha trang, Sơng Cái Ninh Hòa tới vịnh Nha Trang, đặc biệt bãi tắm Nha Trang Một kịch mô sƣƣ̣ lan truyền vật chất nhiễm với giả thiết có sƣƣ̣ gia tăng vƣợt ngƣỡng giới hạn cho phép nồng độ chất gây nhiễm tƣƣ̀ cƣƣ̉a sơng để đánh giá mƣƣ́c độ lan truyền ảnh hƣởng vật chất tới chất lƣợng nƣớc bãi tắm khu vực Nh Trang Các kết nghiên cứu luận văn góp phần bổ sung thêm thông tin khoa học nhƣƣ̃ng nghiên cƣƣ́u , đánh giá vai trò sƣƣ̣ tác động cƣƣ̉a sông tới chất lƣợng nƣớc khu vƣƣ̣c vịnh Nha Trang bãi tắm Luận văn tài liệu tham khảo liên quan tới vấn đề môi trƣờng nóng bỏng nhạy cảm khu vực vịnh Nha Trang Chƣơng MƠ HÌNH SỐ TRỊ 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới Sƣƣ̉ dụng mơ hình số để tính tốn , mơ phỏng, đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nƣớc khu vƣƣ̣c gần bờ , khu vƣƣ̣c bãi tắm , khu nuôi trồng thủy sản đƣợc thƣƣ̣c phổ biến giới Tùy thuộc vào đối tƣợng mục đích nghiên cƣƣ́u, việc áp dụng loại mơ hình tính tốn khác Có thể liệt kê số mơ hình thƣờng đƣợc áp dụng để đánh giá chất lƣợng nƣớc giới Mơ hình WASP7 (Water Quality Analysis Simulation Program 7) mơ hình đƣợc xây dựng dựa mơ hình trƣớc (WASP – đƣợc xây dựng Di Toro, 1983; Connolly vaf Winfield, 1984; Ambrose, R.B, 1988) Mơ hình đƣợc sử dụng để mô tả dự báo chất lƣợng nƣớc giúp nhà quản lý đƣa định, giải pháp đối phó với tƣợng nhiễm tự nhiên ngƣời Mơ hình cho phép ngƣời sử dụng áp dụng không gian 1, 2, chiều, đa dạng với thành phần chất ô nhiễm Mơ hình WASP liên kết với mơ hình thủy động lực vận chuyển trầm tích để thu đƣợc trƣờng dòng chảy, nhiệt độ, độ muối thơng lƣợng trầm tích Mơ hình WASP đƣợc sử dụng để mơ q trình yếm khí vịnh Tampa; Cung ứng Photpho cho hồ Okeechobee; Q trình yếm khí cửa sơng Neuse River; Ơ nhiễm vật chất hữu dễ phân hủy cửa sông Delaware, ô nhiễm kim loại nặng sông Deep, bắc Carolina [13] Mơ hình AQUATOX mơ hình mơ hệ sinh thái thủy sinh Mơ hình dự báo trình suy tàn nhiều loại chất gây nhiễm mơi trƣờng nhƣ dinh dƣỡng, hóa học hữu cơ, ảnh hƣởng chúng lên hệ sinh thái, bao gồm lồi cá, động vật khơng xƣơng sống loài thực vật thủy sinh AQUATOX công cụ hữu hiệu cho nhà môi trƣờng học, sinh học, nhà mơ hình hóa chất lƣợng nƣớc cần quan tâm tới việc đánh giá rủi ro suy giảm hệ sinh thái thủy sinh Mơ hình QUAL2K (hay Q2K) (River and Stream Water Quality Model) đƣợc nâng cấp từ mơ hình trƣớc QUAL2E (hay Q2E (Brown Barnwell 1987)) Đây mơ hình mơ chất lƣợng nƣớc suối sơng chiều có tham gia q trình xáo trộn rối bên Một đặc điểm linh hoạt mơ hình chạy đƣợc môi trƣờng Visual basic môi trƣờng Excel Mơ hình có đặc điểm sau: tính tốn phân đoạn sơng nhánh sơng Mơ hình tính tốn chu trình Nitơ Thơng qua chu trình chuyển hóa nitơ để biểu diễn hợp chất cacbon (loại ơxy hóa nhanh chậm), loại cacbon hữu không sống (các phân tử cacbon, nitơ, phơtpho hợp chất hóa học) Các q trình thiếu hụt ơxy gần tới giá trị khơng q trình ơxy hóa, q trình khử nitơ nhƣ bƣớc tƣơng tác Tính tốn thơng lƣợng trao đổi ơxy hòa tan dinh dƣỡng trầm tích nƣớc DELFT 3D Viện nghiên cứu thuỷ lực Hà Lan cho phép kết hợp mơ hình thuỷ lực chiều với mơ hình chất lƣợng nƣớc Ƣu điểm mơ hình việc kết hợp module tính tốn phức tạp để đƣa kết tính mơ cho nhiều chất nhiều trình tham gia SMS Trung tâm nghiên cứu phát triển kỹ thuật quân đội Mỹ xây dựng cho phép kết hợp mơ hình thuỷ lực 1, chiều với mơ hình chất lƣợng nƣớc, module RMA4 mơ hình số trị vận chuyển yếu tố chất lƣợng nƣớc phân bố đồng theo độ sâu Nó tính tốn tập trung thành phần bảo tồn khơng bảo tồn đƣợc tính tốn theo lƣới chiều chiều ECOHAM (phiên 2) mơ hình số 3D kết hợp module thủy lực với module sinh thái đƣợc phát triển nhóm nghiên cứu Trƣờng đại học Hamburg (Đức) Mơ hình chủ yếu tính tốn dựa chu trình hợp phần Nitơ Photpho có tính đến thực vật động vật phù du nƣớc biển ECOSMO (ECOSystem MOdel) mơ hình cặp ba chiều thủy động lực – băng biển – sinh địa hóa Mơ hình đƣợc phát triển dựa mơ hình thủy động lực HAMSOM (HAMburg shelf Ocean Model) đƣợc liên kết mô đun động lực nhiệt động lực biển - băng (Schrum Backhaus, 1999) mô đun sinh học (Schrum, 2006) Mô đun sinh học NPZD dựa trình chuyển đổi mức thứ hai chuỗi thức ăn đƣợc điểu khiển thông lƣợng Nitơ, Photpho Silic Điều quan trọng tính tốn mơ hình thống đƣợc giới hạn chu trình dinh dƣỡng vĩ mơ động vật phù du nhƣ mơ hình chuẩn đoán biến đổi cho tƣơng tác phi tuyến hệ sinh thái mức thứ thứ hai chuỗi thức ăn Thêm vào đó, mơ hình tính tốn biến đổi mảnh vụn ơxy để đánh giá đƣợc lƣợng lại q trình ơxy hóa Các tính tốn sinh khối sơ cấp thứ cấp Mơ hình ECOSMO đƣợc áp dụng cách thành công việc mơ tả khu vực có động lực dinh dƣỡng yếu khu vực Biển Bắc BASINS EPA nhằm trợ giúp đánh giá kiểm tra hệ thống liệu thông tin mơi trƣờng, giúp hệ thống phân tích mơi trƣờng phân tích phƣơng án quản lý Một điểm bật BASINS đƣa vào cách tiếp cận dựa tảng lƣu vực sông, có kết hợp quản lý liệu khơng gian thơng qua hệ thơng tin địa lý GIS BASINS dùng cho mục đích sau: Mơ điều kiện lƣu vực đánh giá trạng chất lƣợng nƣớc; Mô tác động việc thay đổi sử dụng đất có tính đến cân nƣớc, mô kịch nguồn ô nhiễm điểm diện, xây dựng phát triển cách quản lý lƣu vực Các nhóm tham số mơ hình bao gồm: Các hợp chất dinh dƣỡng Nitơ Photpho, DO, BOD, thuốc trừ sâu, bảo vệ thực vật, bùn Bộ phần mềm MIKE Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) phát triển đƣợc thƣơng mại hoá Một đặc điểm mạnh MIKE dễ sử dụng với giao diện Windows, kết hợp chặt chẽ với GIS (hệ thống thơng tin địa lý) MIKE tích hợp module thuỷ lực (HD) chất lƣợng nƣớc (ECOlab), bao gồm: thuỷ lực, truyền tải - khuếch tán chất lƣợng nƣớc MIKE mơ hình với nhiều tính mạnh, khả ứng dụng rộng rãi cho nhiều dạng thuỷ vực khác 1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước Ở nƣớc ta, năm gần đây, hƣớng nghiên cứu, xây dựng sử dụng mô hình nghiên cứu thủy động lực – mơi trƣờng đƣợc quan tâm Trong nghiên cứu, điều tra, tính tốn nhiễm mơi trƣờng vũng vịnh khu vực ven biển - khu vực tập trung chủ yếu hoạt động kinh tế ngƣời đã, đƣợc tiến hành Chƣơng trình hợp tác với Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản - JICA (1995 – 1998) Viện Tài nguyên Môi trƣờng biển – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, bƣớc đầu sử dụng phƣơng pháp tính dòng vật chất bổ sung (Flux) quỹ nguồn (Budget) chạy phần mềm chuyên dụng CABARET of LOICZ (Mỹ) để đánh giá mức độ tích tụ khuếch tán vật chất số điểm thuộc vịnh Hạ Long Sau đó, phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc sử dụng tính tốn mức độ dinh dƣỡng hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai (Thừa Thiên Huế) Tuy nhiên, phƣơng pháp chƣa tính tốn đến q trình khuếch tán vật chất không gian giới hạn số điểm định Hoàng Dƣơng Tùng (2004), phạm vi luận án tiến sĩ, sử dụng phần mềm DELFT 3D - WAQ đánh giá khả chịu tải ô nhiễm Hồ Tây với mục đích xây dựng khoa học việc xây dựng kế hoạch bảo vệ phát triển Hồ Tây Nội dung xem xét đến khả biến động yếu tố DO, BOD, COD, NH4+, NO3-, PO4-3 theo không gian chiều thời gian Trong khuôn khổ đề tài cấp Bộ Thủy sản, Trần Lƣu Khanh cộng tiến hành nghiên cứu sức chịu tải khả tự làm khu vực nuôi cá lồng bè Phất Cờ (Quảng Ninh) Tùng Gấu (Hải Phòng) dựa q trình chuyển hóa hợp chất dinh dƣỡng, hữu nhƣ chế độ thủy động lực thủy vực nghiên cứu Trong số nghiên cứu thuộc chƣơng trình cấp Nhà nƣớc cấp Bộ, đề tài triển khai theo hƣớng: đánh giá nguồn thải (nhƣ ô nhiễm biển sông tải ra, thuộc đề tài KT.03.07 - 1996), đánh giá tổn thất môi trƣờng hoạt động kinh tế gây với vùng ven biển Tuy nhiên, nghiên cứu chƣa thể đƣợc mức độ chi tiết cao thủy vực nhỏ số biến mơi trƣờng hạn chế, đồng thời mang tính chất vĩ mơ cho khu vực nghiên cứu Tại khu vực vịnh Nha Trang, có số cơng trình nghiên cứu mơi trƣờng liên quan tới truyền tải vật chất từ cửa sông, q trình tự làm mơi trƣờng Một số cơng trình nghiên cứu điển hình đƣợc liệt kê nhƣ: Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân (1999) sử dụng phƣơng pháp mơ hình hóa q trình sinh học để nghiên cứu q trình tự làm mơi trƣờng biển khu vực vịnh Nha Trang với nguồn thải nƣớc sinh hoạt bị ô nhiễm từ sông Khi chất ô nhiễm từ cửa sông đổ các cửa sơng, q trình bình lƣu – khuếch tán các trình sinh học bên quy định phân bố nồng độ chất Xét mặt rộng phân bố nồng độ chất phụ thuộc vào thời điểm triều chu kỳ ngày chu kỳ tháng Kết hợp với trƣờng dòng chảy đƣợc tính tốn từ mơ đun HD, thấy rằng, cửa sơng, phân bố nồng độ chất biến đổi theo biến đổi triều chu kỳ Vào thời điểm triều lên, dòng chảy có hƣớng từ đơng bắc xuống tây nam, khu vực cửa Sông Cái Nha Trang, dòng vật chất bị đẩy xuống phía nam dọc theo bờ đẩy xuống sát với cửa Sơng Tắc, chí vƣợt qua cửa sơng đến sát gần biên phía nam Đây phân bố truyền tải dòng vật chất điển hình vào mùa mƣa khu vực cửa Sông Cái Nha Trang khu bãi biển dọc theo bờ thƣờng xuất hàng năm Vảo thời điểm triều xuống, dòng chảy có hƣớng từ phía nam với nồng độ chất thành phần thấp chảy ngƣợc lên hƣớng bắc, trình bình lƣu khuếch tán làm nồng độ giảm xuống Ngay cửa Sông Cái, khối nƣớc dƣờng nhƣ bị đẩy ngƣợc lên phía bắc mang theo thành phần vật chất hòa tan nƣớc Sự di chuyển ngƣợc lại pha triều xuống, nhiên giới hạn bán khu vực có bán kính nhỏ 2km Nếu xét quy mô, khu vực lan truyền thành phần vật chất giai đoạn triều lên lớn so khu vực lan truyền vật chất giai đoạn triều xuống Tại khu vực Sông Tắc, vào thời kỳ mùa mƣa, lƣu lƣợng nƣớc sông tƣơng đối nhỏ nên nồng độ thành phần vật chất nhanh chóng bị pha lỗng q trình tải cửa sơng nồng độ thành phần vật chất gần với nồng độ gần biên lỏng khơi Tại khu vực Sơng Cái Ninh Hòa, lƣu lƣợng nƣớc sơng nhỏ nhiều so với lƣu lƣợng nƣớc Sông Cái Nha Trang nên lƣợng vật chất không lớn Nồng độ thành phần vật chất khu vực cửa sông giảm nhanh khỏi cửa sơng 68 Hình 3.46: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều lên Hình 3.47: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều xuống 69 Hình 3.48: Phân bố nồng độ NH4 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều lên Hình 3.49: Phân bố nồng độ NH4 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều xuống 70 Hình 3.50: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều lên Hình 3.51: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều xuống 71 Hình 3.52: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều lên Hình 3.53: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều xuống 72 Hình 3.54: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều lên Hình 3.55: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều kiệt, lúc triều xuống 73 Trong kỳ triều kiệt, phân bố trƣờng dòng chảy nhìn chung yếu Kết hợp với trƣờng phân bố dòng chảy tồn vùng số vị trí điển hình, thấy q trình truyền tải vật chất cửa Sơng Cái Nha Trang lớn sau đến Sơng Cái Ninh Hòa Sơng Tắc Nha Trang Phần lớn, thành phần vật chất giảm nồng độ xuống dƣới mức GHCP ngồi cửa sơng Riêng khu vực cửa Sơng Cái, phân bố dòng chảy tƣơng đối đặc thù dòng chảy vào kỳ triều kiệt chủ yếu có hƣớng đông bắc – tây nam chiếm ƣu nên phần lớn khối nƣớc chủ yếu di chuyển từ bắc vịnh Nha Trang xuống phía nam vịnh Sự tồn chiếm ƣu hƣớng dòng chảy mang vật chất từ Sông Cái Nha Trang xuống phía nam chủ yếu Bảng 3.12: Giá trị cực đại, cực tiểu trung bình yếu tố tính tốn vị trí tuyến điểm, tháng 12/2008, thời kỳ mùa mưa Tên điểm SC1 SC2 SC3 BT1 BT2 BT3 BT4 BT5 BOD (mg/l) Cực Cực đại tiểu 6.9 6.8 1.9 0.0 0.1 0.0 4.6 1.8 3.7 1.4 3.0 1.2 2.3 1.0 1.4 0.7 Cực đại SC1 SC2 SC3 BT1 BT2 BT3 BT4 BT5 70 49 39 63 59 57 54 49 Trung bình 6.9 0.3 0.1 3.7 2.7 2.0 1.5 0.9 NO3-N (µg/l) Cực Trung tiểu bình 69 70 38 40 37 38 50 58 49 53 48 51 46 49 43 46 DO (mg/l) Cực Cực đại tiểu 4.2 4.1 6.3 5.3 6.2 6.1 5.2 4.3 5.4 4.5 5.4 4.6 5.6 4.9 5.8 5.3 Cực đại 17 31 22 45 46 48 45 40 Trung bình 4.1 6.1 6.1 4.7 5.0 5.2 5.4 5.6 NH4-N (µg/l) Cực Trung Cực đại tiểu bình 147 141 144 146 60 75 85 79 82 238 163 190 239 152 184 238 148 181 217 133 166 179 113 143 PO4-P (µg/l) Cực Trung tiểu bình 16 16 18 21 21 21 31 35 31 37 32 38 30 37 28 33 Xét biến động yếu tố tên tuyến SC, nồng BOD giảm 20 lần tƣƣ̀ SC1 tới SC2, SC nồng độ BOD chỉcòn khoảng 0.1 mg/l, giảm 70 lần so với nồng độ BOD cƣƣ̉a Sông Cái; Với nồng đ ộ chất NH4, điểm SC 1, có giá trị khoảng 144(μg/l), giảm nửa vị trí SC Nồng độ DO có giá trị thấp khoảng 4.16(mg/l) SC1 thấp giới hạn cho phép Quy chuẩn Việt Nam (2008), nhƣng vịtríSC 2, nồng độ DO 6.1mg/l Nồng độ NO3 SC1 74 70(μg/l), giảm xuống 35mg/l vịtríSC Sự biến động giá trị cho thấy nồng độ chất giảm khoảng nửa giá trị nồng độ truyền tải xa khoảng 1km Riêng thành phần PO4, nồng độ tăng tƣƣ̀ 16 (mg/l) vị trí SC1 lên 24(mg/l) vị trí SC2 Xem xét biến động nồng độ thành phần vật chất ô nhiễm tuyến bãi tắm (BT) cho thấy, vị trí BT1 (vị trí bãi tắm trƣớc Ủy ban Nhân dân tỉnh) nồng độ BOD giảm xuống 3.7 mg/l, giảm gấp đôi so với nồng độ vị trí SC Tại bãi t ắm BT 2, BT3, BT4 nồng độ giảm dần chỉcòn 0.9mg/l bãi tắm BT5 Khác với biến đổi nồng độ BOD , nồng độ NH có xu hƣớng tăng lên dọc theo bãi tắm , vị trí SC nồng độ trung bình NH 144 μg/l nhƣng vị trí BT nồng độ chất tăng lên 194 μg/l, nồng độ bãi tắm BT có giá trị tƣơng tự , tƣƣ̀ vịtríBT tới BT5 nồng độ chất giảm dần nhƣng có giá trị cao nồng độ SC Nguyên nhân trình phân hủy hợp chất hƣƣ̃u làm bổ sung thêm lƣợng NH bãi tắm Nhận định đƣợc khẳng định xem xét thấy nồng độ DO tƣơng đối thấp khu vực bãi tắm Nồng độ PO4 có phân bố tƣơng tự nhƣ phân bố nồng độ NH dọc theo tuyến BT Nồng độ có xu hƣớng tăng dần dọc theo bãi tắm tƣƣ̀ BT tới BT4 Tại vị trí BT đến BT4 nồng độ PO 37 μg/l tăng lên gần gấp đôi so với nồng độ PO4 vị trí SC1 Dọc theo bãi tắm từ BT đến BT4 nồng độ PO gần với nồng độ BT Tại bãi tắm BT 5, nồng độ có giảm so với nồng độ BT nhƣng cao nồng độ SC Nồng độ NO3 có xu hƣớng giảm dần tƣƣ̀ vịtríSC đế vị trí TB Nhìn chung , dọc theo bãi tắm từ B T1 đến BT nồng độ BOD NO3 giảm dần nhƣng nồng độ chất NH PO lại tăng so với nồng độ chất cửa Sông Cá i Nha Trang 3.3.3 Kết tính tốn kịch ô nhiễm thời kỳ mùa mưa Với kịch ô nhiễm , dọc theo tuyến mặt cắt SC , nồng độ BOD nhanh chóng giảm xuống từ giá trị 19.6 mg/l cƣƣ̉a Sơng Cái xuống 0.8 mg/l vịtrí SC1 Nồng độ DO tăng lên vƣợt ngƣỡng giới hạn cho phép đểm Các giá trị nồng độ NH4, NO3, PO4 giảm khoảng 50% giá trị nồng độ vị trí SC3 75 Đối với tuyến dọc bãi tắm BT , nồng độ BOD giảm dần tƣƣ̀ cƣƣ̉a Sông Cái đến bãi tắm Bãi Dƣơng Nhƣng nồng độ BOD vƣợt n gƣỡng (>10 mg/l) lan tới khu vƣƣ̣c bãi tắm khách sạn Sun Rise Ngƣợc lại với phân bố nồng độ BOD, nồng độ NH4 bãi tắm tăng lên khoảng gấp lần so với nồng độ NH4 vị trí SC1, vƣợt ngƣỡng giá trị cho phép gấp 3-4 lần Nồng độ NO3 có giảm nhƣng giá trịnồng độ bãi tắm vƣợt ngƣỡng cho phép (>100 μg/l) Riêng thành phần PO4, nồng độ chất tăng cao nồng độ cƣƣ̉a Sơng Cái tính từ bãi tắm UBND tỉnh tới bãi tắm Quang Trƣờng 2-4 Tại bãi tắm BT BT4, nồng độ giảm dần nhƣng nhƣng giá trịnày cao giới hạn cho phép (cao 100 μg/l) So với kết tính tốn thành phần vật chất nhiễm hai mùa khơ mùa mƣa , kết tính tốn với kịch ô nhiễm môi trƣờng cho thấy có sƣƣ̣ vƣợt ngƣỡng nồng độ số chất Hình 3.56: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều cường, lúc triều lên, kịch nhiễm 76 Hình 3.57: Phân bố nồng độ NH4 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều cường, lúc triều lên, kịch nhiễm Hình 3.58: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều cường, lúc triều lên, kịch nhiễm 77 Hình 3.59: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều cường, lúc triều lên, kịch nhiễm Hình 3.60: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa mưa, tháng 12/2008, kỳ triều cường, lúc triều lên, kịch ô nhiễm 78 Bảng 3.13: Giá trị cực đại, cực tiểu trung bình yếu tố tính tốn vị trí tuyến điểm, tháng 12/2008, thời kỳ mùa mưa, kịch ô nhiễm Tên điểm SC1 SC2 SC3 BT1 BT2 BT3 BT4 BT5 Tên điểm SC1 SC2 SC3 BT1 BT2 BT3 BT4 BT5 BOD (mg/l) Cực Cực đại tiểu 19.7 19.5 5.7 0.0 0.2 0.0 13.4 5.3 10.7 4.2 8.7 3.5 6.6 3.0 4.2 1.9 Trung bình 19.6 0.8 0.1 10.6 7.7 5.9 4.4 2.8 NO3-N (µg/l) Cực Trung Cực đại tiểu bình 199 198 199 140 47 77 67 40 48 179 130 154 171 109 138 164 96 128 156 85 117 142 71 102 DO (mg/l) Cực Cực đại tiểu 2.7 2.4 6.2 3.6 6.1 5.5 3.8 2.4 4.1 2.5 4.5 2.7 4.8 3.0 5.3 3.5 Trung bình 2.5 5.8 6.0 3.1 3.5 3.8 4.1 4.7 PO4-P(µg/l) Cực Cực đại tiểu 97 93 154 29 62 23 192 102 200 93 206 89 198 79 179 63 Trung bình 95 60 32 131 132 132 123 106 NH4-N(µg/l) Cực Trung Cực đại tiểu bình 234 217 223 521 76 170 217 83 108 657 313 410 691 295 423 716 287 431 691 254 402 624 202 345 Nhƣ vậy, với kịch nguồn ô nhiễm từ cửa sông vƣợt ngƣỡng cho phép gấp hai lần , kết tính tốn cho thấy nồng độ BOD vƣợt ngƣỡng bãi tắm từ BT1 tới BT2 Nồng độ DO dƣới mƣƣ́c cho phép bãi tắm tƣƣ̀ BT1 tới BT4 Nồng độ chất NH4, PO4, NO3 vƣợt ngƣỡng t iêu chuẩn cho phép bãi tắm 79 KẾT LUẬN Qua kết thu đƣợc từ mô hình tính tốn, sở phân tích, thống kê, tác giả đƣa số kết luận sau: - Việc sử dụng gói cơng cụ MIKE đáp ứng đƣợc mục tiêu nội dung đặt luận văn Các kết tính tốn từ mơ hình mơ đƣợc q trình dòng chảy, q trình lan truyền chất gây ô nhiễm khu vực vịnh Nha Trang từ cửa sông - Trƣờng phân bố dòng chảy có hƣớng từ đơng bắc xuống tây nam thời gian triều lên hƣớng ngƣợc lại thời gian triều xuống Dòng chảy khu vực vịnh Nha Trang chủ yếu dòng triều chịu tác động chế độ gió mùa khu vực - Trong thời kỳ mùa khô, thành phần vật chất gây ô nhiễm khu vực vịnh Nha Trang không ảnh hƣởng tới chất lƣợng bãi tắm dọc theo bãi biển Nha Trang Trong thời kỳ mùa mƣa, khu vực bãi tắm bị ảnh hƣởng lớn khu vực bãi tắm trƣớc Ủy ban Nhân dân tỉnh (BT1) Sự ảnh hƣởng tử cửa Sông Cái Nha Trang tới chất lƣợng nƣớc bãi tắm giảm dần từ phía bắc xuống phía nam nhƣng nằm giới hạn cho phép Sự ảnh hƣởng Sơng Cái Ninh Hòa Sông Tắc Nha Trang tới bãi tắm khu vực vịnh Nha Trang không đáng kể hai mùa khô mùa mƣa - Với kịch ô nhiễm môi trƣờng , kết cho thấy vƣợt ngƣỡng giới hạn cho phép nồng độ số chất dọc theo bãi tắm , có nguy ảnh hƣởng tới chất lƣợng nƣớc khu vƣƣ̣c bãi tắm Nha Trang - Các kết nghiên cƣƣ́u luận văn góp phần làm sá ng tỏ thêm bƣƣ́c tranh thủy động lực – môi trƣờng liên quan tới vấn đề ô nhiễm môi trƣờng , quy hoạch, sƣƣ̉ dụng khai thác hợp lý tài nguyên môi trƣờng vịnh Nha Trang 80 KIẾN NGHỊ Mặc dù luận văn đáp ứng đƣợc mục tiêu đặt Tuy nhiên, để có đƣợc kết xác có thực tiễn hơn, cần phải có chuỗi số liệu đồng hơn, đầy đủ không gian thời gian vùng nghiên cứu, đặc biệt vùng cửa sông Tiếp tục nghiên cứu sâu để tiến tới xây dựng kịch lan truyền vật chất ô nhiễm số vị trí nhạy cảm đƣa cảnh báo, tƣ vấn cho ngành nghề liên quan đến môi trƣờng biển 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tác An (1998), Báo cáo đề tài : “Điều tra trạng môi trường ven biển thành phố Nha Trang - Đề xuất giải pháp cải thiện & phát triển mơi trường”, Viện Hải Dƣơng học Đồn Văn Bộ (2001), “Hóa học biển”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Bùi Hồng Long - Trần Văn Chung (2006), “Tính tốn thử nghiệm dòng chảy ba chiều (3-D) cho vùng vịnh Vân Phong”, Tạp chí Khoa học Công nghệ biển, 6(1), tr 12-27 Sở khoa học cơng nghệ tỉnh Khánh Hòa (2004), “Đặc điểm khí hậu – thủy văn tỉnh Khánh Hòa” UBND tỉnh Khánh Hòa (2003), “Địa chí Khánh Hòa”, NXB Chính trị quốc gia Nguyễn Kim Vinh (1997), “Xây dựng sở liệu, tính tốn thơng số KTTV - động lực phục vụ thiết kế khai thác vùng ven biển Khánh Hòa”, Đề tài cấp sở, phòng Vật lí biển, Viện Hải dƣơng học Nguyễn Kim Vinh (1997), “Đo đạc nghiên cứu đặc trưng động lực biển Nha Trang mối liên hệ với môi trường ”, Báo cáo đề tài sở , Viện Hải Dƣơng học Lê ThịVinh , (2008), “Ảnh hưởng hoạt động kinh tế – xã hội đến chất lượng thủy vực cửa Bé – Nha Trang”, Tạp chí KHCNB 4(T.8)2008 Qui chuẩn Việt Nam, 2008 Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng 10 http://www.nhatrang.khanhhoa.gov.vn/website/intro.php 11 http://phapluattp.vn/20110508123154586p0c1085/vinh-nha-trang-co-nguy-coo-nhiem-nang.htm Tiếng Anh 12 Mike Flow model (DHI 2007), Hydronamic module: Scientific Documentation 13 Mike Flow model (DHI 2007), ECO Lab module: Scientific Documentation 14 http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/html/water_quality_models.html 15 http://www.esr.org/polar_tide_models/Model_TPXO62_load.html 82 ... thơng qua mơ hình số trị để mơ q trình lan truyền vật chất gây nhiễm vịnh từ cửa sông dựa mối liên hệ với q trình động lực Vì thế, tính tốn lan truyền vật chất ô nhiễm vịnh Nha Trang dựa công cụ phần... PO4 , NH3 , DO từ cửa cửa Sông Cái Nha Trang Sông Tắc Nha trang, Sơng Cái Ninh Hòa tới vịnh Nha Trang, đặc biệt bãi tắm Nha Trang Một kịch mô sƣƣ̣ lan truyền vật chất ô nhiễm với giả thiết có sƣƣ̣... báo môi trƣờng Nhận thức đƣợc mức độ cấp thiết vấn đề môi trƣờng vịnh Nha Trang, học viên lựa chọn hƣớng nghiên cứu với đề tài: Tính tốn lan truyền vật chất nhiễm khu vực vịnh Nha Trang mơ hình