luận văn thạc sĩ nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính tổng lượng thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông ở việt nam ứng dụng thử nghiệm đối với cod cho đoạn từ phủ lý đến gián khẩu thuộc lưu vực sông nhuệ đáy​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN ——————— ——————— Nguyễn Ngọc Hưng NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TỔNG LƯỢNG THẢI TỐI ĐA (TMDL) CHO LƯU VựC SÔNG Ở VIỆT NAM - ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI COD CHO ĐOẠN TỪ PHỦ LÝ ĐẾN GIÁN KHÂU THUỘC LƯU VựC SÔNG NHUỆ - ĐÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN ——————— ——————— Nguyễn Ngọc Hưng NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TƠNG LƯỢNG THẢI TỐI ĐA (TMDL) CHO LƯU VựC SÔNG Ở VIỆT NAM - ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI COD CHO ĐOẠN TỪ PHỦ LÝ ĐẾN GIÁN KHÁU THUỘC LƯU VựC SÔNG NHUỆ - ĐÁY Chuyên ngành Mã số : Khoa học Môi trường : 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hà Nội 2020 TS ĐỖ HỮU TUẤN TS NGUYỄN PHẠM HÀ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên cho tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành đến giảng viên TS Đỗ Hữu Tuấn, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội TS Nguyễn Phạm Hà, Tổng Cục môi trường giúp đỡ, hướng dẫn, bảo tận tình suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Lãnh đạo tồn thể Thầy giáo, Cơ giáo Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Một lần xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Học viên Nguyễn Ngọc Hưng MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNGQUANTÀI LIỆU .3 1.1 Tổng quan TMDL 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu áp dụng TMDL số nước giới 1.1.3 Các bước thực TMDL 1.2 Kết nghiên cứu ứng dụngTMDL Việt Nam .9 1.2.1 Kết nghiên cứu TMDL tạiViệt Nam .9 1.2.2 Thuận lợi thách thức áp dụng TMDL Việt Nam 11 1.2.3 Đề xuất phương pháp luận xây dựng, áp dụng TMDL kiểm sốt mơi trường LVS Việt Nam 12 1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu 13 1.3.1 Điều kiện tự nhiên tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy 13 1.3.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy .19 1.3.3 Hiện trạng chất lượng nước tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy 20 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 27 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 27 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu .27 2.2 Nội dung nghiên cứu 29 2.3 Phương pháp nghiên cứu 30 2.3.1 Phương pháp thu thấp số liệu 30 2.3.2 Phương pháp thống kê, tổng hợp 30 2.3.3 Phương pháp điều tra khảo sát khu vực ứng dụng triển khai TMDL 30 2.3.4 Phương pháp mô hình 31 2.3.5 Phương pháp lấy mẫu 35 2.3.6 Phương pháp phân tích mẫu 37 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 38 3.1 Kết điều tra khảo sát số liệu khí tượng, thủy văn 38 3.2 Kết mơ hình chất lượng nước khu vực nghiên cứu 46 3.2.1 Quan trắc chất lượng khu vực nghiên cứu 46 3.2.2 Tải lượng ô nhiễm phân bố tải lượng ô nhiễm COD lưu vực sông Nhuệ - Đáy 48 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 62 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu Oxy sinh hóa BTN&MT Bộ Tài ngun Mơi trường BVMT Bảo vệ môi trường CLN Chất lượng nước COD Nhu cầu Oxy hóa học ĐMC Đánh giá mơi trường chiến lược ĐTM Đánh giá tác động môi trường IDA Tổ chức phát triển quốc tế IPCC JICA Ủy ban liên phủ biến đổi khí hậu Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản KCN Khu công nghiệp KCX Khu chế xuất KĐT Khu đô thị KHĐT Kế hoạch Đầu tư KT-XH Kinh tế xã hội LA Phân bổ tải lượng LVS Lưu vực sông MOS Biên độ an toàn NHTG Ngân hàng giới NSNN Ngân sách nhà nước STN&MT Sở Tài nguyên Môi trường SUB Khu vực nhỏ TCMT Tiêu chuẩn môi trường TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TMDL TN&MT Tổng tải lượng ô nhiễm tối đa hàng ngày Tài nguyên Môi trường TN&MT Sở Tài nguyên Môi trường US EPA Cục Bảo vệ môi trường Mỹ USA Hoa Kỳ WB Ngân hàng Thế giới WHO Tổ chức Y tế Thế giới XLNT Xử lý nước thải XLNTTT Xử lý nước thải tập trung DANH MỤC BANG Bảng 2.1: Phân vùng mục đích sử dụng nước khu vực nghiên cứu 28 Bảng 2.2: Đánh giá mức độ phù hợp mục đích sử dụng nước 29 Bảng 2.3: Các nội dung mơ hình hóa chất lượng nước cho lưu vực sông Nhuệ Đáy 32 Bảng 2.4: Số lượng mặt cắt sử dụng mơ hình MIKE 11 .34 Bảng 2.5: Dữ liệu chất lượng nước sử dụng để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 36 Bảng 3.1: Danh sách trạm khí tượng thủy văn thu thập tổng hợp 38 Bảng 3.2: Các liệu cần thu thập để tính tốn tải lượng phát thải 40 Bảng 3.3: Số liệu thống kê diện tích loại đất 43 Bảng 3.5: Tải lượng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT 49 Bảng 3.6: Tải lượng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT 50 Bảng 3.7: Tải lượng ô nhiễm nguồn điểm 51 Bảng 3.8: Tải lượng ô nhiễm nguồn diện 51 Bảng 3.9: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức A1 52 Bảng 3.10: Phân bổ tảilượng nguồn diện mức A1 53 Bảng 3.11: Phân bổ tảilượng nguồn điểm mức A2 .53 Bảng 3.12: Phân bổ tảilượng nguồn diện mức A2 54 Bảng 3.13: Phân bổ tảilượng nguồn điểm mức B1 .54 Bảng 3.14: Phân bổ tảilượng nguồn diện mức B1 55 Bảng 3.15: Phân bổ tảilượng nguồn điểm mức B2 .55 Bảng 3.16: Phân bổ tảilượng nguồn diện mức B2 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Khái niệm TMDL Hình 1.2 Kế hoạch thực TMDL Hình 1.3 Bản đồ lưu vực sông Nhuệ - Đáy 17 Hình 1.4 Nồng độ BOD5 Hà Nội .20 Hình 1.5 Xu hướng lượng BOD5 sơng Nhuệ 21 Hình 1.6 COD sông Nhuệ Nhật Tựu (Hà Nam) 22 Hình 1.7 COD sông Nhuệ Nhật Tựu (Hà Nam) 23 Hình 1.8 Xu hướng Tế Tiêu cầu Hồng Phú .24 Hình1.9 Xu hướng COD sơng Đáy từ Hà Nam (giữa) đến Nam Định (hạ lưu) 24 Hình 1.10 Xu hướng COD sông Châu Giang 25 Hình 2.1 Vị trí mạng lưới mơ hình MIKE 11 xây dựng 31 Hình 2.2 Vị trí điểm quan trắc sơng Đáy (đoạn Phủ Lý - Gián Khẩu) 36 Hình 3.1 Kết liệu khí tượng, thủy văn đầu vào mơ hình Mike11 39 Hình 3.2 Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu 42 Hình 3.3 Hình ảnh đo đạc khảo sát LVS Nhuệ - Đáy 45 Hình 3.5 So sánh kết mơ hình chất lượng nước kết quan trắc COD thực đo điểm quan trắc đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 46 Hình 3.6 So sánh nồng độ COD từ kết mơ hình kết thực đotại Đọ Xá 46 Hình 3.7 So sánh nồng độ COD từ kết mơ hình kết thực đotại Kiện Khê Thanh Tân thuộc sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 47 Hình 3.8 So sánh nồng độ COD từ kết mơ hình kết thực đo Nhà Máy Xi măng Việt Trung với điểm Trung Hiếu Hạ đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu .47 Hình 3.9 Đồ thị lưu lượng nước sông giai đoạn 2015 - 2017, giá trị trung vị lưu lượng: mQ = 180,8 m3/s 48 Hình 3.10 Đồ thị nồng độ có COD sông giai đoạn 2015 - 2017, với giá trị trung vị: mCOD = 18.2 mg/l 49 Hình 3.11 Các kịch tính tốn mơ hình cho COD 50 62 Bắt nguồn từ cống nước Lị Đúc nước 61 11.8 nhận từ sông Sét Giáp Nhị chảy vào sông Tô Lịch km Thanh Liệt Chiều rộng trung bình 20 +• 30m Các sơng phân lưu sơng Hồng 60 Sôn g Kim Ngưu 63 64 Sôn g Châu Giang 65 27 km/368km2 67 Sôn g Đào 68 32 km/185 km2 72 70 ng Sô Ninh 71 Cơ 74 Sôn g Đáy 77 75 km 247 66 Sông Châu Giang đưa nguồn nước từ sông Hồng Hưng Yên, sôngNam ĐáyĐịnh) thị đưa xã Phủ Lý.sông 69 Sôngchảy Đàovào (sơng nước Hồng Phú Long phía Bắc thành phố Nam Định, chảy vào sông Đáy Đốc Bồ Sông Đào tiếp nhận nguồn nước từ sông Hồng chảy vào sơng Đáy có trữ lượng trung bình hàng năm khoảng 25,7 tỷ m Lưu lượng vào mùa khônhận khoảng 250 - 300m /s Đây nguồn 73 Tiếp nguồn nước từ sông Hồng nơi tiếp giáp hai xã Trực Chính (huyện Trực Ninh) Xuân Hồng (huyện Xuân Trường) - Nam Định, chảy biển cửa sông Lạch Giang Sông Ninh Cơ nối với sông Đáy qua kênh Câu Liêu nước từ sông Đáy chảy qua sông Quan Liêu vào sông Ninh Cơ quanh năm 76 Sông Đáy phân lưu Sơng Hồng, Hịn Mơn chạy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc chảy biển cửa Đáy Dịng sơng hẹp nơng cạn Kể từ năm 1937 Đập Đáy hoàn thành, nước sông Hồng không chảy đến sông Đáy, trừ nước lụt bị chuyển hướng Như vậy, dòng chảy ngược dòng (từ km đến Ba Tha khoảng 71 km), sông Đáy coi sông chết Sông Đáy cung cấp nước sông nhánh, chủ yếu nhánh 78 Bảng A-1: Đặc điểm dòng chảy LVS Nhuệ - Đáy 81 L 83 L ưu ưu 82 T lượng lượng 80 Di ỉ lệ nước nước ện tích dịng 79 Tên sơng trung vào chảy bình mùa hàng khơ 12 m 0năm m 89 m 90 /s m 96 97 93 Sông Đáy 94 69 95 (không 65.4 8.8 76 gồm sông Ninh 100 Sông Tích 101 13 102 103 104 107 Sông Thanh 108 39 109 110 111 115 116 117 118 114 Sông Đào 5.7 122 123 124 125.14 121 Sông Ninh 128 Sơng 129 15 130 131 132 Hồng Long 50 02 2.6 04 136 139 135 Sông Nhuệ 137 138 47 84 Tỉ lệ mùa khô 91 98.% 20 105 112 119 20 126 133 20 140 20 85 Tiếp nhận nguồn nước 92 99 106 Sôn 113 Sôn 120 Sôn g Hồng 127 Sôn 134 Sôn g nhánh 141 Sôn g Hồng qua cống 148 Sôn g Hồng 143 144 145 146 147 Giang 149 Bảng A-2: Thông số trạm thủy văn LVS Nhuệ - Đáy 20 153 150 Stati 151 L 152 154 155 156 M 157 Qo on ưu vực F Xo Yo o «o (m /s) Name sông Đ 161 (km ) 162 (mm) 164 (mm) 165 (l/s.km3 166 159 Ba 160 163 Thá 43.9 1867.6 1015.4 2.2 175 0.54 168 Hà 169.áy N 1530.1 170 171 172 173 174 Đông huệ 177 Hưn 178 g186 Thi Phủ 187.áy lý 195 Ninh 196.áy Bình 204 Nho 205.áy 213 Quan áy 95 Đ 179 623.4 Đ 188 2.39 180 23.1 189 142.6 Đ 3941.4 197 198 203.7 Đ 5839.5 206 207 343.9 14.07 1543.8 793.4 183 5.2 181 182 1896.2 1166.3 7.0 190 191 192 1852.4 1139.7 6.2 199 200 201 1834.5 1098.7 4.9 208 209 210 1974.6 1288.8 0.9 158 Cvo 167 0.31 176 0.51 184 0.62 193 0.40 185 0.41 194 0.62 202 0.60 211 0.57 203 0.45 212 0.65 0.36 1Nguồn: Báo cáo Ủy bảo vệ Môi trường sông Nhuệ - Đáy, 2007 Kế hoạch Quản lý Tổng hợp Thuỷ lợi Tiểu vùng sông Nhuệ, 2003, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi 2Ước tính từ Trạm Thuỷ văn Hưng Thị lượng mưa hàng năm 3Theo Ủy ban Bảo vệ Môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy, sông Tô Lịch thải thường xuyên qua sơng Nhuệ với lưu lượng trung bình 11-17 m /s 4Sơng Châu Giang sơng nước cho trạm bơm thoát nước Hà Nam 214.PHỤ LỤC B: Mơ hình MIKE 11 215 MIKE 11 mơ hình mơ dịng chảy, chất lượng nước vận chuyển bùn cát kênh, sông, hệ thống thủy lợi cửa sông Mô kênh gốc MIKE SHE tương đối đơn giản có nhiều khả hạn chế MIKE SHE MIKE Hydro (được gọi MIKE 11 trước năm 2016) sử dụng độc lập (Viện Thủy lực Đan Mạch, 2017) 216 Nghiên cứu sử dụng hệ thống mơ đun RR, HD, AD ECOlab gói mơ hình MIKE 11 nhằm mơ chất lượng nước cho sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu (Phần 1) Mơ hình RR tập hợp biểu thức toán học liên kết với cấu trúc đơn giản, phán ánh hành vi chu trình thủy văn đất Mơ hình HD cung cấp tính tính tốn ổn định, độ xác độ tin cậy cao, mô chế hoạt động cửa cống, bơm nước loại cấu trúc thủy lực thuận tiện linh hoạt AD ECOlab mô hình chất lượng nước khơng cho phép sửa đổi mơ đun phù hợp với tình hình thực tế mà cịn tạo mơ hình phản ứng khác chất lượng nước Các phần sau mô tả bốn mơ-đun gói mơ hình MIKE 11 217 B.1 Mơ hình mưa dịng chảy Rainfall - Runoff (RR) 218 Mơ hình mưa dịng chảy MIKE 11 lựa chọn mơ hình NAM mơ hình xác suất, gộp vùng mơ dịng chảy mưa theo mơ hình hoạt động liên tục để tính tốn độ ẩm ba bể chứa khác có liên quan lẫn để biểu dòng chảy, luồng luân chuyển luồng đất liền (DHI 2003) Các q trình vật lý liên quan đến mơ dịng chảy mơ hình thể hình B-1 Nó xử lý tiểu vùng đơn vị, tham số biến xem xét để biểu diễn giá trị trung bình cho toàn tiểu lưu vực Kết chuỗi thời gian liên tục dòng chảy từ lưu vực suốt thời gian mơ hình hóa Do đó, mơ hình MIKE11 NAM cung cấp điều kiện lưu lượng đỉnh lưu lượng bản, điều phản ánh điều kiện độ ẩm khoảng thời gian tính tốn 219 220 221 Bảng B-1: Q trình mơ mơ đun MIKE NAM 222 Model MIKE NAM thiết lập với thông số, thể bể chứa nước bề mặt, vùng rễ nước ngầm Umax biểu thị giới hạn lượng nước lưu trữ bề mặt Độ ẩm đất vùng gốc, lớp đất bề mặt mà từ thực vật hút nước để hơi, biểu diễn dạng lưu trữ dưới, L Lmax biểu thị giới hạn lượng nước kho Nhu cầu thoát nấm lần đáp ứng mức tiềm từ việc bảo quản bề mặt Khi lưu trữ bề mặt, U tràn, tức U> Umax, lượng nước dư thừa PN làm tăng dòng chảy đất liền thâm nhập QOF biểu thị phần PN góp phần vào lưu thơng đất liền Sự đóng góp dịng chảy, QIF, giả định tỷ lệ thuận với U thay đổi tuyến tính với độ ẩm tương đối lưu trữ khu vực thấp Dòng chảy chuyển qua hai hồ chứa tuyến tính dãy với thời gian CK1K2 cố định Định tuyến dòng 223 chảy đất dựa khái niệm hồ chứa tuyến tính với số thời gian thay đổi Lượng nước xâm nhập, G nạp lại lượng nước ngầm phụ thuộc vào độ ẩm đất vùng gốc Dòng chảy bản, BF từ lưu trữ nước ngầm tính tốn dịng chảy từ bể chứa tuyến tính với thời gian liên tục CKBF Mơ tả tham số hiệu ứng chúng trình bày Bảng B-1 224 Bảng B-3: Tham số mơ hình MIKE NAM 225 Par 226 227 Descrip 228 Effects ameter Uni tion 231 Max 233 Overland flow, 229 230 imum infiltration, Umax Mm 234 evapotranspiration, interflow water 237 Maxi 239 Overland flow, 235 Lm 236 infiltration, mum ax Mm 240 evapotranspiration, base flow 242 water 243 Ov 245 Volume of overland flow and 241 CQ erland QF infiltration 246 248 w Interflo 250 Drainage of surface storage as interflow TO 252 253 erland Ov TIF 257 258 Interflow threshold 255 Soil moisture demand that must be satisfied overland flow to occur 259 Soilformoisture demand that CKI 247 F Hrs 251 F 256 261 260 TG 264 CKI 269 CK 273 CKBF 277 265 Hrs 270 Hrs 274 Hrs 266 Timing constant for overland flow 271 Timing must be satisfied interflow to occur that 263 Soilformoisture demand must be satisfied for groundwater recharge to occur Routing 267 overland flow along 268 and channels 272 catchment Routing slopes interflow along constant for interflow 275 Timing catchment slopes 276 Routing constant for base flow linear groundwater recharge 262 Groundwater recharge threshold recharge through 278 B.2 Mơ hình thủy lực HD 279 Mơ hình thủy động lực học hệ thống mơ hình số mơ bề mặt nước vận chuyển dòng lớp lưu lượng giả định theo chiều thẳng đứng Phương trình cân bẳng khối lượng tích hợp theo chiều dọc, mơ tả thay đổi điều kiện với dao động mực nước sau 280 Phương trình bảo toàn: 281 dx + dt ỠỌ dA _ 282 Bảo toàn động lượng: 283 284 d [ Q21 dQ axKA+^gAax + ì^ĩ=0 dh g\Q\Q 285 Trong lưu lượng Q (m3/s); A diện tích mặt cắt ngang (m 2); qLLưu lượng nhập lưu đơn vị chiều dài dọc sôn (m 2/s); C hệ số Chezy; a hệ số chỉnh lý động lượng; R bán kính thủy lực (m) 286 Hệ phương trình Saint-Venant hệ gồm hai phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến bậc Trong trường hợp tổng qt, hệ phương trình có dạng khơng giải phương pháp giải tích, phải sử dụng phương pháp gần (phương pháp số hóa) MIKE-11 dùng phương pháp để giải hệ phương trình Saint-Venant với lược đồ sai phân hữu hạn điểm sơ đồ ẩn theo Abbott lonescu (1967) Để đảm bảo có giải pháp ổn định, tiêu chí cho At Ax chúng phải đủ nhỏ để giải biến đổi khơng tuyến tính thời gian không gian tương ứng Tương tự, thay đổi nhanh chóng hình dạng sơng địi hỏi bước khơng gian nhỏ đủ để mơ tả xác địa hình 287 Để có giải pháp ổn định xác cho phương án sai biệt hữu hạn, phải thỏa mãn điều kiện sau: 288 - Độ phân giải địa hình phải đủ lớn để thể mức độ khơng tuyến tính mực nước lưu lượng tính Giá trị lớn cho phép Ax (dx-max) cần chọn phù hợp - Bước thời gian tính tốn, At, tính tính tính tính thuận tính phép Cùng tính thuận Bi Trung tính, Ví dụ, bước thời gian tối đa cho mô thủy triều thường khoảng 30 phút - Nếu cấu trúc sử dụng bước thời gian nhỏ yêu cầu - Điều kiện Courant (đưa đây) sử dụng làm hướng dẫn lựa chọn thời gian cung cấp điều kiện đáp ứng Thông thường giá trị Cr thứ tự 10 đến 15, giá trị cao nhiều sử dụng (lên đến 100) = àt(V + T^ỹ) r ~ Lx 290 Trong đó, V vận tốc nước với điều kiện vận tốc đơi có 289 c thể áp đặt giới hạn bước thời gian, At, trường hợp mặt cắt theo chiều dài sôngbiến động lớn, 291 Chi tiết lý thuyết áp dụng mơ-đun HD tìm thấy tài liệu DHI (2011) 292 B.3 Mơ hình ECO Lab 293 Các quy trình biến đổi sinh học hóa học ảnh hưởng đến biến trạng thái hệ sinh thái (cịn gọi phương trình ECO Lab) định cho biến trạng thái ECO Lab thể phương trình vi phân thơng thường, Pc theo DHI (2004) sau: 294 n 295 „ dc V 296 297 Pc = — = at 298 i = l > pro cesSi 299 Trong đó, Pc đại diện cho trình ECO Lab, c nồng độ biến môi trường ECO Lab; n số lượng trình tham gia cho biến trạng thái cụ thể trình người sử dụng xác định biểu thức có chứa đối số hàm tốn học, chức xây dựng, số, buộc, số biến trạng thái 300 Sự động biến trạng thái ECO Lab thể phương trình vận chuyển đặt, dạng khơng tiêu cực viết sau: 301 302 303 de Ỡ2C „ „ dc x TT + u -7- - Dx (3b) dt dx + Sc + pc dxz Trong u thành phần vận tốc dòng chảy; Dx, hệ số khuyết tán Sc nguồn Các phương trình chuyển biến chất viết sau: ỡc — = ADC + pc Trong ADc đại diện cho tốc độ thay đổi nông độ chuyển tải advection (chuyển vận với tốc độ dòng chảy), khuếch tán (do biến động nông độ chất) bao gồm cho nguồn phát sinh phân hủy ADc phụ thuộc vào lưới tính tốn giải phương pháp sai phân thể tích Mike 11/3 ECO Lab FM8 Mơ đun ECOlab thể MIKE 11 dạng mẫu tính tốn chất lượng nước, chia thành sáu cấp từ mơ hình mối quan hệ BOD-COD đơn giản dến phức tạp để thể hện trình sinh hóa nitrat hóa, khử Nitơ, lắng đọng tái lơ lửng, oxy hóa bùn cát (Hình B-2) Hình B-2: Các trình trao đổi chất mơ mơ hình ECOlab Việc lựa chọn số chất lượng nước phải có khả phản ánh tình hình chất lượng nước xuất tương lai Nếu việc xem xét số phức tạp mức, thường khơng cải thiện độ xác mơ mơ hình, mà ngược lại, đưa q nhiều thơng số làm giảm độ xác mơ Trên sở liệu có, số chất lượng nước mơ hình lựa chọn biến số: DO, BOD5 COD Phản ứng sinh hóa chúng mơ tả theo phương trình phản ứng bậc Phương trình cân DO Các trình biến đổi nước sơng, hai quy trình sản sinh oxy tiêu thụ oxy xảy đồng thời Quá trình sản sinh oxy chủ yếu đến từ phản ứng khí quang hợp tảo lồi thực vật thủy sinh Q trình tiêu thụ oxy dịng sơng chủ yếu bao gồm q trình oxy hóa hợp chất cacbon nitơ chất khử, hô hấp động vật thủy sinh, thực vật vi khuẩn, tiêu thụ oxy Kết hợp yếu tố này, phương trình cân oxy nước viết sau: ,, „„^n(T-20) D02 dD0 „ 7=- K2(cs-D to' K B 0D Ẽ^ÕÕ - Y1K NH eĩ~ 77rweĩ~ + P -B t t - -20 1 s ”” Trong K , K3 K , hệ số hồi lưu khí 20oC (1/d), hệ số suy giảm BOD (1/d) hệ số nitrat hóa (1/d); DO, NH BOD nồng độ oxy hoà tan, amoniac nhu cầu oxy sinh hóa (mg/L); Cs nồng độ oxy hồ tan bão hịa (mg/L); Ks số bão hồ oxy hịa tan (mg/L); Y1 tốc độ chuyển đổi BOD tạo ammonia (mg (NH4-N) / mg (BOD)); R thể tốc độ hô hấp 20 oC (g (O2)/m2/d); 03, 04 02 hệ số nhiệt độ Arrhenius hô hấp q trình suy thối BOD q trình nitrat hóa; B1 số nhu cầu oxy bùn cát (g (O2)/m2/d); P1 tốc độsản sinh oxy quang hợp (g(O2)/m2/d) Phương trình cân BOD Các q trình ảnh hưởng đến hàm lượng BOD nước sông bao gồm phân hủy hữu cơ, lắng đọng tái lơ lửng Phương trình cân cho BOD sau: dB OD dt (T_ 20) D o2 — - K3B D&Ĩ ) Ks + DO2 hỵ hỵ S-ị Kc B D + 7^ , Trong S1 đại diện cho tốc độtái lơ lửng BOD (g(O 2)/m2/d), vận tốc dòng chảy nhỏ giá trị tới hạn tái lơ lửng khơng xảy ra; K5 tốc độlắng động BOD lơ lửng; h1 độ sâu nước (m), vận tốc dòng chảy lớn giá trị tới hạn lắng đọng khơng xảy Phương trình cân COD Vì biến số COD khơng bao gồm chất hữu cơ, mà số chất vô cơ, phản ứng với sinh thái nước, có số trùng lặp với biến khác khó để phân chia, mơ hình ECOlab MIKE không coi COD biến sốcủa phản ứng chất lượng nước, phiên MIKE khơng có mẫu COD Tuy đánh giá chất lượng nước môi trường Việt Nam quốc gia phát triển COD thường thị quan trọng ô nhiễm nước Để mơ COD, nghiên cứu thiết lập mẫu ECOlab phản ứng COD tương tự phương trình phản ứng BOD: dC0D mnũT-20.) Krrì nCOD U dt C0D C0D Ks + DO2 h± h± Do2 SCOD "r K RE-COD Trong COD nồng độ nhu cầu xy hóa học (mg/L); K COD hệ số suy giảm COD 20oC (1/d); 0COD hệ số nhiệt độ Arrhenius suy giảm COD; S COD tốc độlắng động COD lơ lửng (g/m 2/d); KRE-COD tốc độ lắng đọng CODlơ lửng B.4 Module ECOLab sử dụng nghiên cứu Ngồi mơ đun AD, mô-đun chất lượng nước hệ thống MIKE 11 bao gồm số mô-đun mô tả q trình sinh hóa gọi khn mẫu ECOLab Các mơ đun xác định trước sửa đổi người dùng tủy theo nghiên cứu cụ thể Người dùng cũngcó thể xây dựng lại tồn phần module ECOLab Điều thực thông qua hệ thống menu tương đối thân thiện Module Ecolab chọn để sử dụng dự án mô đun ECOlab bậc bậc (để biết chi tiết xem Hướng dẫn MIKE 11) Các mẫu sửa đổi theo phương pháp Liang et al (2015) để đáp ứng nhu cầu cho nghiên cứu địi hỏi phải mơ nhu cầu oxy hố học (COD) Các module có sẵn ECOLab cấp cấp sửa đổi thành 'WQlevel1_COD.ecolab' 'WQlevel_COD.ecolab' Dưới mơ tả tóm tắt tệp mẫu Các sửa đổi ECOlab bậc mô tả Bảng B-2 Hình B-3 Chi tiết biến trạng thái, số quy trình ký hiệu tốn học bảng hình vẽ, vui lịng tham khảo hướng dẫn sử dụng DHI ECO Lab Bảng B-2: Các thành phần mơ hình ECO Lab với mẫu WQ level STT Ký hiệu Mô tả Ghi Biến DO TEMP BOD COD Disolved oxygen Temperature Biological oxygen demand Chemical oxygen demand defau lt defau defau lt New kdcod Tetad4 order decay rate at 20 deg C for COD Temperature coefficient for COD decay rate New New codd COD degradation with equation: kdcod*ARRHENIUS20(tetad4,TEMP) *COD*POW(DO,2)/(POW(DO,2)+mdo) New Hằng Quá Hình B-3: Giao diện đồ hoạ để nhập cơng thức tốn học tính tốn mức độ suy giảm COD WQ level Template, 'WQlevel1_COD.ecolab' Các sửa đổi mẫu ECOlab bậc mô tả Bảng B-3 Hình B-4 Chi tiết biến trạng thái, số quy trình ký hiệu tốn học bảng hình vẽ, vui lịng tham khảo hướng dẫn sử dụng DHI ECO Lab Bảng B- 3: Các thành phần mơ hình ECO Lab với mẫu WQ mức STT Biến Kí hiệu DO TEMP AMMONI A NITRATE BOD COD Hằng số Kd4 tetad4 Các Q trình Mơ tả Disolved oxygen Temperature Ammonia Nitrate Biological oxygen demand Chemical oxygen demand order decay rate at 20 deg C for COD Temperature coefficient for COD decay rate Ghi default default default default default new new new STT Kí hiệu codd Mô tả COD degradation with equation: Kd4*ARRHENIUS20(tetad4,TEMP) *COD*POW(DO,2)/(POW(DO,2)+mdo) Ghi new Hình B-4: Giao diện đồ hoạ để nhập cơng thức tốn tính tốn suy giảm COD WQ level Template, 'WQlevel4_COD.ecolab' PHỤ LỤC C: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-MT:2015-BTNMT chất lượng nước mặt Giá trị giới hạn TT Thông số Đơn vị A B A1 A2 B1 B2 6-8,5 5,5-9 15 5,5-9 25 pH BOD5 (20°C) mg/l 6-8,5 COD Ơxy hịa tan (DO) mg/l mg/l 10 >6 15 >5 30 >4 50 >2 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) Amoni (NH4+ tính theo N) mg/l 20 30 50 100 mg/l 0,3 0,3 0,9 0,9 Giá trị giới hạn TT Thông số Đơn vị A B Clorua (Cl-) mg/l A1 250 Florua (F-) Nitrit (NO-2 tính theo N) mg/l mg/l 0,05 1,5 0,05 1,5 0,05 0,05 10 Nitrat (NO-3 tính theo N) mg/l 10 15 11 mg/l 0,1 0,2 0,3 0,5 12 13 Phosphat (PO43- tính theo P) Xyanua (CN-) Asen (As) mg/l mg/l 0,05 0,01 0,05 0,02 0,05 0,05 0,05 0,1 14 15 Cadimi (Cd) Chì (Pb) mg/l mg/l 0,005 0,02 0,005 0,02 0,01 0,05 0,01 0,05 16 Crom VI (Cr6+) mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05 17 Tổng Crom mg/l 0,05 0,1 0,5 18 Đồng (Cu) mg/l 0,1 0,2 0,5 19 Kẽm (Zn) mg/l 0,5 1,0 1,5 20 21 Niken (Ni) Mangan (Mn) mg/l mg/l 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,5 0,1 22 23 Thủy ngân (Hg) Sắt (Fe) mg/l mg/l 0,001 0,5 0,001 0,001 1,5 0,002 24 Chất hoạt động bề mặt mg/l 0,1 0,2 0,4 0,5 25 Aldrin pg/l 0,1 0,1 0,1 0,1 pg/l 0,02 0,02 0,02 0,02 hexachloride Dieldrin Tổng Dichloro diphenyl Heptachlor pg/l 0,1 0,1 0,1 0,1 pg/l 1,0 1,0 1,0 1,0 pg/l 0,2 0,2 0,2 0,2 30 & Tổng Phenol mg/l 0,005 0,005 0,01 0,02 31 Tổng dầu, mỡ (oils & mg/l 0,3 0,5 26 27 28 29 Benzene B2 350 B1 350 A - Giá trị giới hạn TT Thông số Đơn vị A A1 B A B1 B2 grease) 33 Tổng bon hữu (Total Organic Carbon, Tổng hoạt độ phóng xạ a 34 Tổng hoạt độ phóng xạ p 32 35 Coliform 36 E.coli mg/l - - - Bq/I 0,1 0,1 0,1 0,1 Bq/I 1,0 1,0 1,0 1,0 2500 5000 7500 10000 20 50 100 200 MPN CFU /100 ml MPN CFU /100 ml Trong đó: A1: sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (sau áp dụng sử lý thông thường, bảo tồn động thực vật thủy sinh; A2: dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt phải áp dụng công nghệ sử lý phù hợp; B1 dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi mục đích khác tương tự; B2 dùng cho giao thơng thủy mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp ... Hưng NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TƠNG LƯỢNG THẢI TỐI ĐA (TMDL) CHO LƯU VựC SÔNG Ở VIỆT NAM - ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI COD CHO ĐOẠN TỪ PHỦ LÝ ĐẾN GIÁN KHÁU THUỘC LƯU VựC SÔNG NHUỆ... tốn ứng dụng tính tổng lượng thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông Việt Nam - ứng dụng thử nghiệm COD cho đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu thuộc Lưu vực sông Nhuệ - Đáy 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu V Phạm... tốn ứng dụng tính Tổng lượng thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông Việt Nam, ứng dụng thử nghiệm COD cho đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy” lựa chọn với mong muốn xây dựng