Đánh giá ảnh hưởng từ dòng thải nước làm mát của nhà máy nhiệt điện cần thơ đến môi trường nước sông trà nóc

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài .2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các nghiên cứu mô hình sử dụng mơ lan truyền chất .4 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Tại Việt Nam .6 1.2 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu .9 1.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2 Đặc điểm khí hậu .13 1.2.3 Đặc điểm thuỷ văn 18 1.2.4 Đặc điểm sinh thái đa dạng sinh học khu vực nghiên cứu .21 1.2.5 Chất lƣợng nƣớc sông khu vực nghiên cứu 23 1.3 Giới thiệu nhà máy nhiệt điện Cần Thơ 26 1.3.1 Công nghệ nhà máy .27 1.3.2 Nhu cầu sử dụng nƣớc xả nƣớc thải sở xả nƣớc thải 27 1.3.3 Hệ thống thu gom xử lý nƣớc thải nhà máy 29 CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE MƠ PHỎNG KHUẾCH TÁN NHIỆT TỪ NƢỚC LÀM MÁT CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CẦN THƠ 32 2.1 Giới thiệu chung mơ hình MIKE .32 2.1.1 Hệ phƣơng trình 33 2.1.2 Phƣơng pháp giải 36 2.2 Số liệu cho mơ hình 45 2.2.1 Số liệu địa hình 45 2.2.2 Số liệu khí tƣợng, thuỷ văn 46 2.3 Thiết lập mơ hình .46 2.3.1 Thời gian tính tốn 46 2.3.2 Điều kiện ban đầu mơ hình 46 2.3.3 Hiệu chỉnh kiểm chứng kết mơ hình 49 2.3.4 Thiết lập lƣới tính tốn .50 2.3.5 Thiết lập thơng số mơ hình 52 2.4 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 53 2.4.1 Hiệu chỉnh mơ hình 53 2.4.2 Kiểm định mơ hình .55 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC KỊCH BẢN, MƠ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU ẢNH HƢỞNG TỚI MÔI TRƢỜNG VÀ HỆ SINH THÁI SƠNG TRÀ NĨC 57 3.1 Xây dựng kịch tính tốn 57 3.2 Mô lan truyền nhiệt theo kịch 58 3.2.1 Kịch KB1 .58 3.2.2 Kịch KB2 .73 3.3 Đánh giá ảnh hƣởng nhiệt thải nƣớc làm mát đến môi trƣờng nƣớc khu vực 90 3.4 Đề xuất số biện pháp giảm thiểu tác động việc lấy xả nƣớc làm mát đến chất lƣợng nƣớc 96 3.4.1 Biện pháp giảm thiểu tác động đến môi trƣờng lấy nƣớc làm mát 96 3.4.2 Biện pháp giảm thiểu xả nƣớc làm mát 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 Những kết đạt đƣợc .98 Những tồn trình thực luận văn 98 Những kiến nghị hƣớng nghiên cứu .99 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình tháng địa bàn thành phố Cần Thơ .14 Bảng 1.2 Giá trị độ ẩm tƣơng đối khơng khí thành phố Cần Thơ .15 Bảng 1.3 Sự thay đổi lƣợng mƣa địa bàn thành phố Cần Thơ 16 Bảng 1.4 Số nắng tháng thành phố Cần Thơ 17 Bảng 1.5 Mực nƣớc bình quân tháng trạm Cần Thơ - sông Hậu 19 Bảng 1.6 Lƣu lƣợng nƣớc trung bình tháng sông Hậu - trạm Cần Thơ .20 Bảng 1.7 Ngƣỡng nhiệt độ phát triển tôm khu vực nghiên cứu 23 Bảng 1.8 Chất lƣợng nƣớc mặt sông Hậu từ năm 2005-2009 24 Bảng 1.9 Kết phân mẫu nƣớc mặt lƣu vực sơng Trà Nóc khu vực xả thải 25 Bảng 2.1 Bộ thơng số mơ hình sau hiệu chỉnh 54 Bảng 3.1 Các kịch tính tốn 58 Bảng 3.2 Diện tích lớn vùng nƣớc có nhiệt độ lớn mơi trƣờng 10C 30C theo KB1 đỉnh triều .63 Bảng 3.3 Diện tích lớn vùng nƣớc có nhiệt độ lớn môi trƣờng 0C 30C theo KB1 chân triều 70 Bảng 3.4 Nhiệt độ lớn xả nƣớc thải cửa thu nƣớc làm mát .88 Bảng 3.5 Tác động tổng hợp nƣớc thải đến môi trƣờng hệ sinh thái thuỷ sinh 93 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu đồ hành thành phố Cần Thơ 10 Hình 1.2 Vị trí nhà máy đồ hành Quận Bình Thủy 11 Hình 1.3 Sơ đồ vị trí nhà máy khu vực 12 Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ sản xuất nhà máy nhiệt điện Cần Thơ 27 Hình 1.5 Cân sử dụng nƣớc .29 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống nƣớc làm mát nhà máy 30 Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống thu gom nƣớc thải sinh hoạt 30 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống thu gom nƣớc mƣa nhà máy nhiệt điện Cần Thơ 31 Hình 2.1 Lƣới sai phân không gian x, y, z .36 Hình 2.2 Áp dụng liệu biên biên .38 Hình 2.3 Hệ số ma sát gió 39 Hình 2.4 Sơ đồ khối mơ tả q trình giải tốn 44 Hình 2.5 Hình ảnh nhà máy nhiệt điện Cần Thơ .45 Hình 2.6 Biên lƣu lƣợng thƣợng lƣu sơng Trà Nóc 47 Hình 2.7 Biên vận tốc thƣợng lƣu sông Hậu 48 Hình 2.8 Biên mực nƣớc hạ lƣu sông Hậu 48 Hình 2.9 Sơ đồ vị trí vùng phạm vi nghiên cứu 50 Hình 2.10 Sơ đồ lƣới tính tốn 51 Hình 2.11 Sơ đồ q trình hiệu chỉnh mơ hình 53 Hình 2.12 Sơ đồ vị trí điểm hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 55 Hình 2.13 Kết hiệu chỉnh (từ 1/1/2012 đến 5/1/2012) kiểm định mơ hình (từ 6/1/2012 đến 10/1/2012) lớp 13 55 Hình 2.14 Kết hiệu chỉnh nhiệt độ (từ 12:00AM ngày 2/1/2012 đến 12:00PM ngày 2/1/2012) kiểm định mơ hình (từ 12:00PM ngày 2/1/2012 đến 12:00PM ngày 3/1/2012) lớp 13 56 Hình 3.1 Thời điểm xét mực nƣớc đạt đỉnh triều (9h00 ngày 3/1/2012) 59 Hình 3.2 Phân bố nhiệt mặt (lớp 13) thời điểm 9h ngày 3/1/2012 59 theo kịch KB1 59 Hình 3.3 Phân bố nhiệt mặt (lớp 12) thời điểm 9h ngày 3/1/2012 60 theo kịch KB1 60 Hình 3.4 Phân bố nhiệt mặt (lớp 10) thời điểm 9h ngày 3/1/2012 61 theo kịch KB1 61 Hình 3.5 Phân bố nhiệt mặt (lớp 5) thời điểm 9h ngày 3/1/2012 62 theo kịch KB1 62 Hình 3.6 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sông Hậu thời điểm 9h ngày 3/1/2012 theo kịch KB1 .63 Hình 3.7 Phân bố nhiệt theo mặt cắt dọc sông Hậu thời điểm 9h00 ngày 3/1/2012 kịch KB1 64 Hình 3.8 Phân bố nhiệt theo mặt cắt dọc sơng Trà Nóc thời điểm 9h00 ngày 3/1/2012 kịch KB1 65 Hình 3.9 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sơng Trà Nóc thời điểm 9h ngày 3/1/2012 theo kịch KB1 .66 Hình 3.10 Thời điểm xét mực nƣớc chân triều (15h00 ngày 13/1/2012) .67 Hình 3.11 Phân bố nhiệt mặt (lớp 13) thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 67 (chân triều) theo kịch KB1 67 Hình 3.12 Phân bố nhiệt mặt (lớp 12) thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 68 (chân triều) theo kịch KB1 68 Hình 3.13 Phân bố nhiệt mặt (lớp 10) thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 68 (chân triều) theo kịch KB1 68 Hình 3.14 Phân bố nhiệt mặt (lớp 5) thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 .69 (chân triều) theo kịch KB1 69 Hình 3.15 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sông Hậu thời điểm 15h00 ngày 13/01/2012 (chân triều) kịch KB1 .70 Hình 3.16 Phân bố nhiệt theo mặt cắt dọc sông Hậu thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 (chân triều) kịch KB1 71 Hình 3.17 Phân bố nhiệt theo mặt cắt dọc sơng Trà Nóc thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 (chân triều) kịch KB1 72 Hình 3.18 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sơng Trà Nóc thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 (chân triều) kịch KB1 73 Hình 3.19 Phân bố nhiệt mặt thời điểm 9h00 ngày 3/1/2012 .74 (đỉnh triều) kịch KB2 74 Hình 3.20 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sông Hậu thời điểm 9h00 ngày 3/1/2012 (đỉnh triều) kịch KB2 75 Hình 3.21 Phân bố nhiệt dọc theo sơng Hậu thời điểm 9h ngày 3/1/2012 (đỉnh triều) kịch KB2 76 Hình 3.22 Phân bố nhiệt theo mặt cắt dọc sơng Trà Nóc thời điểm 9h ngày 3/1/2012 (đỉnh triều) kịch KB2 77 Hình 3.23 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sơng Trà Nóc thời điểm 9h ngày 3/1/2012 (đỉnh triều) kịch KB2 78 Hình 3.24 Phân bố nhiệt mặt thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 (chân triều) kịch KB2 79 Hình 3.25 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sông Hậu thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 (chân triều) kịch KB2 80 Hình 3.26 Phân bố nhiệt theo mặt cắt dọc sông Hậu thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 (chân triều) kịch KB2 81 Hình 3.27 Phân bố nhiệt theo mặt cắt dọc sơng Trà Nóc thời điểm 15h00 ngày 13/1/2012 (chân triều) kịch KB2 82 Hình 3.28 Phân bố nhiệt theo mặt cắt ngang sơng Trà Nóc thời điểm 9h00 ngày 3/1/2012 kịch KB2 83 Hình 3.29 Vị trí điểm xuất kết mơ hình .84 Hình 3.30 Đồ thị biểu diễn biến đổi nhiệt độ theo thời gian điểm xét kịch KB1 .86 Hình 3.31 Đồ thị biểu diễn biến đổi nhiệt độ theo thời gian điểm xét kịch KB2 .87 Hình 3.32 Phân bố nhiệt cửa xả nƣớc thải làm mát nhà máy đặt độ sâu 2,5m so với mặt đất, thời điểm đỉnh triều (theo kịch KB1) 89 Hình 3.33 Phân bố nhiệt cửa xả nƣớc thải làm mát nhà máy đặt độ sâu 2,5m so với mặt đất, thời điểm chân triều (theo kịch KB1) 89 Hình 3.34 Đồ thị biểu diễn giới hạn sinh thái theo nhiệt độ 92 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cùng với phát triển ngành kinh tế quốc dân, nhu cầu sử dụng điện tăng lên không ngừng Các nhà máy nhiệt điện đƣợc triển khai xây dựng, có nhà máy nhiệt điện Cần Thơ đƣợc xây dựng vào vận hành nhằm mục đích đảm bảo an ninh lƣợng cho phát triển kinh tế đất nƣớc nhƣ khu vực miền Tây Nam Bộ Tuy nhiên, việc phát triển nhà máy nhiệt điện gây nên số tác động không mong muốn đến môi trƣờng sinh thái Trong đó, tác động việc lấy xả lƣợng lớn nƣớc làm mát từ nhà máy nhiện điện vấn đề cần quan tâm Trong trình vận hành, nhiệt độ nƣớc làm mát cao nhiệt độ nƣớc sông xung quanh khoảng 100C Điều dẫn đến cân sinh thái nhƣ tăng số loài ƣa nóng giảm số lồi khơng thích nghi đƣợc với nhiệt độ nƣớc sơng tăng; giảm lƣợng oxi hồ tan, rối loạn khả tái sinh số loài thuỷ sinh vật,… Các tác động đặc biệt nghiêm trọng nhà máy nhiệt điện đƣợc đặt khu vực sinh thái nhạy cảm có giá trị cao Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá tác động hoạt động xả thải nƣớc làm mát đến môi trƣờng khu vực xung quanh nhà máy nhiệt điện cần thiết, giúp cho nhà thiết kế, nhà quản lý có nhìn tổng quan phạm vi mức độ ảnh hƣởng để điều chỉnh phƣơng án thiết kế hợp lý mặt môi trƣờng, trình vận hành nhà máy trình định phê duyệt nhà máy Với ý nghĩa đó, khuôn khổ luận văn thạc sĩ, học viên lựa chọn đề tài: “Đánh giá ảnh hƣởng từ dòng thải nƣớc làm mát nhà máy nhiệt điện Cần Thơ đến mơi trƣờng nƣớc sơng Trà Nóc” để xác định phạm vi mức độ ảnh hƣởng dòng xả thải nƣớc làm mát nhà máy nhiệt điện Cần Thơ đến môi trƣờng nƣớc khu vực 2 Mục đích đề tài Mơ q trình lan truyền nhiệt dòng nƣớc thải làm mát nhà máy nhiệt điện Cần Thơ; Đề xuất số giải pháp nhằm giảm thiểu tác động xấu đến môi trƣờng nƣớc khu vực Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng: môi trƣờng nƣớc hệ sinh thái sông Trà Nóc sơng Hậu nằm vùng ảnh hƣởng khuếch tán nhiệt từ dòng thải nƣớc làm mát nhà máy nhiệt điện Cần Thơ - Phạm vi khơng gian: khu vực cửa sơng Trà Nóc sông Hậu nơi xả thải nƣớc làm mát nhà máy nhiệt điện Cần Thơ - Phạm vi thời gian: suốt thời gian vận hành nhà máy trƣờng hợp máy móc làm việc tốt, khơng xảy cố bất thƣờng Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê: Thu nhập xử lý số liệu điều kiện khí tƣợng, điều kiện thuỷ văn, địa hình, hệ sinh thái thuỷ sinh khu vực nghiên cứu - Phương pháp ph n t ch ánh giá ố i : Dựa số liệu thu thập đƣợc tiến hành phân tích, đánh giá chuỗi số liệu - Phương pháp so sánh: So sánh Tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trƣờng Việt Nam - Phương pháp oán: Để đánh giá sơ phạm vi mức độ ảnh hƣởng nhiệt độ nƣớc sông tăng từ nƣớc thải làm mát nhà máy nhiệt điện - Phương pháp mơ hình tốn: Là cơng cụ đƣợc sử dụng cho nghiên cứu Mơ hình MIKE đƣợc sử dụng để mơ phỏng, tính tốn mức độ phạm vi ảnh hƣởng nƣớc làm mát theo kịch khác - Phương pháp kế thừa: Tham khảo kế thừa kết có liên quan đƣợc nghiên cứu trƣớc tác giả, quan tổ chức khác Những thừa kế làm kết tính tốn luận văn phù hợp với thực tiễn vùng nghiên cứu Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo, luận văn gồm chƣơng sau: Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Ứng dụng mơ hình MIKE mơ khuếch tán nhiệt từ nƣớc làm mát nhà máy nhiệt điện Cần Thơ đến sơng Trà Nóc Chƣơng 3: Xây dựng kịch bản, mô phỏng, đánh giá kết tính tốn đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hƣởng tới môi trƣờng nƣớc khu vực Nhiệt độ (0C) 86 Thời gian Hình 3.30 Đồ thị biểu diễn biến đổi nhiệt độ theo thời gian điểm xét kịch KB1 Nhận xét: Hình 3.30 cho thấy điểm (toạ độ 10,24,13) – gần điểm xả, nhiệt độ biến đổi mạnh theo thời gian, nhiệt độ dao động khoảng từ 27-310C Vị trí xa điểm xả nhiệt độ biến đổi Tại vị trí lấy nƣớc làm mát, nhiệt độ biến động thời gian đầu, nhƣng không đáng kể (nhiệt độ lên tới gần 270C) Sau nhiệt độ có xu hƣớng giảm dần mức nhiệt độ ban đầu nƣớc sông Nhiệt độ (0C) 87 Thời gian Hình 3.31 Đồ thị biểu diễn biến đổi nhiệt độ theo thời gian điểm xét kịch KB2 Nhận xét: Theo kịch KB2, nhiệt độ vị trí gần điểm xả thải nƣớc làm mát có nhiệt độ lớn, dao động khoảng từ 26,5-280C Nhiệt độ vị trí lấy nƣớc làm mát tăng lên khơng đáng kể (khoảng 10C) (Hình 3.31) Nhiệt độ lớn gần cửa xả khu vực lấy nƣớc làm mát đƣợc thể bảng 3.4 88 Bảng 3.4 Nhiệt độ lớn xả nƣớc thải cửa thu nƣớc làm mát Nhiệt độ lớn theo kịch (0C) Tầng Cửa thu nƣớc Cửa xả nƣớc thải KB1 KB2 KB1 KB2 Lớp 13 25,01441 25,01441 36,52142 29,74026 Lớp 12 25,00078 25,00078 34,2345 25,72504 Lớp 11 25,00003 25,00003 - - Lớp lƣợng trầm tích đáy bờ tụ phía ổn định Lƣợng trầm tích vào < lƣợng trầm tích đáy hạ sâu, bờ bị xâm thực Đối với khu vực nhà máy, trầm tích lịng chủ yếu cát có kích thƣớc từ trung bình đến mịn lẫn bùn sét bùn hữu nên coi lƣợng trầm tích lƣợng cát dịng sơng Trên sở đó, tác động việc gia tăng lƣu lƣợng nƣớc sông dẫn đến gia tăng đột ngột vận tốc dòng chảy vị trí xả nƣớc thải đƣợc dự đốn nhƣ sau: 96 (1) Xáo trộn ịng ơng thay ổi ịa hình áy ơng (xói mịn bồi ắng) Sự gia tăng đột ngột vận tốc dịng chảy vị trí xả nƣớc thải nhà máy gây xáo trộn lịng sơng, làm lớp cát lớp đáy Đặc biệt vào mùa mƣa, dịng nƣớc ln lƣu thông, nguồn đất cát thƣợng nguồn đƣợc tải đến có chiều hƣớng lắng xuống nơi cát vừa bị đi, đó, mặt địa hình đáy sơng chắn khơng thể giữ đƣợc hình thái tự nhiên ban đầu nó, mặt khác cịn gây bồi lằng vùng cửa sông (2) G y ạt bờ Nếu vận tốc tăng đột ngột gần bờ bóc lớp đáy ổn định gây sạt lở bờ lớp đáy bị Tuy nhiên, nhƣ trình bày trên, lƣu lƣợng nƣớc xả từ nhà máy nhỏ so với lƣu lƣợng lớn sông Hậu nên tác động xảy nhƣng không đáng kể không làm thay đổi nhiều tầng đáy sông 3.4 Đề xuất số biện pháp giảm thiểu tác động việc lấy xả nƣớc làm mát đến chất lƣợng nƣớc 3.4.1 Biện pháp giảm thiểu tác động đến môi trường lấy nước làm mát Để hạn chế tác động đến hệ sinh thái thủy sinh hoạt động bơm hút lấy nƣớc làm mát, hệ thống lấy nƣớc làm mát đƣợc đào sâu xuống từ đến -1,5m so với mặt nƣớc sông Tại cửa nhận nƣớc, lắp đặt hệ thống chắn rác thơ quay với kích thƣớc lỗ nhỏ