Nghiên cứu sử dụng phần mềm Qual2K mô phỏng một số chỉ tiêu chất lượng nước đoạn sông Cầu tại khu vực thành phố Thái Nguyên

Nghiên cứu sử dụng phần mềm Qual2K mô phỏng một số chỉ tiêu chất lượng nước đoạn sông Cầu tại khu vực thành phố Thái Nguyên Nghiên cứu sử dụng phần mềm Qual2K mô phỏng một số chỉ tiêu chất lượng nước đoạn sông Cầu tại khu vực thành phố Thái Nguyên luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hµ néi Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: công nghệ môi trường Nghiên cứu Sử dụng phần mềm qual2k mô số tiêu chất lượng nước đoạn sông Cầu khu vực Thành Phố Thái Nguyên Mai thị lộc Hà nội 2007 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà néi Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: công nghệ môi trường Nghiên cứu Sử dụng phần mềm qual2k mô số tiêu chất lượng nước đoạn sông Cầu khu vực Thành Phố Thái Nguyên M· sè: Mai thÞ léc Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: TS Trịnh Thành Hà nội 2007 Mục Lục Mở đầu Ch­¬ng I Tỉng quan 1.1 Tỉng quan vỊ khu vùc nghiªn cøu 1.1.1 Điều kiện tự nhiên lưu vực sông CÇu Hình 1.1 Tổng quan lưu vực sông Cầu 1.1.2 KhÝ hËu 1.1.3 ChÕ ®é thđy văn 10 1.1.4 Kinh tÕ x· héi l­u vực sông Cầu 10 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 1.1.4.1 Bắc Kạn 11 1.1.4.2 Thái Nguyên 11 1.1.4.3 B¾c Ninh 11 1.1.4.4 B¾c Giang 12 1.1.4.5 VÜnh Phóc 12 1.1.4.6 Hải Dương 12 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 1.2 Chất lượng nước nguồn gây ô nhiÔm 13 1.2.1 Các chất gây ô nhiễm nguồn nước 13 1.2.2 C¸c yÕu tè tác động chủ yếu 16 17T 17T 17T 17T 17T 17T 1.2.2.1 Các yếu tố tự nhiên 17 1.2.2.1 C¸c yÕu tè cã nguån gèc kinh tÕ x· héi 17 17T 17T 17T 17T 1.2.3 Hiện trạng môi trường nước lưu vực sông Cầu 26 1.3 Các sở pháp lý phục vụ cho nghiên cứu 29 1.3.1 Hiện trạng công tác quản lý chất lượng nước Việt Nam 29 1.3.2 Một số mô hình mô chất lượng nước sông 30 Ch­¬ng 2: C¬ së lý thuyÕt 35 2.1 §Ỉc tr­ng thủ lùc 35 2.2 Phương trình cân dòng chảy 37 2.3 Phương trình chuyển tải 39 2.4 Đặc tính thủy lực 43 2.4.1 §Ëp 43 2.4.2 §­êng cong tû lƯ 45 2.4.3 Phương trình Manning 46 2.5 Lan trun däc theo s«ng 48 2.6 Mô hình nhiƯt ®é 48 2.7 Mô hình mô c¸c chÊt 50 2.7.1 Các phản ứng hóa sinh 50 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 2.7.1.1 Quá trình sinh tiêu thụ oxy 51 2.7.1.2 Sử dụng CBOD trình khử ni tơ 51 17T 17T 17T 17T 2.8 Các biến số mô hình 51 2.8.1 CBOD ph¶n øng chËm (c s ) 52 17T 17T 17T R 17T R 2.8.2 CBOD ph¶n øng nhanh (c f ) 53 17T R 17T R 2.8.3 Nitơ hữu (n o ) 54 17T R 17T R 2.8.4 Ni t¬ - Amoniac (n a ) 54 2.8.5 Amoniac không bị ion hóa 55 17T R R 17T 17T 17T 2.8.6 Nitrate Nitrogen (n n ) 56 17T R 17T R 2.8.7 Photpho hữu (p o ) 56 17T R 17T R 2.8.8 Photpho v« c¬ (p i ) 57 17T R 17T R 2.8.9 Chất rắn vô lơ lửng (m i ) 57 2.8.10 Oxy hoµ tan (o) 57 17T R R 17T 17T 17T 2.8.11 B·o hoµ oxy 58 2.9 C«ng thøc tÝnh hƯ sè hÊp thô oxy 58 2.10 ảnh hưởng công trình 61 Chương 3: Cơ sở chuẩn bị liệu 64 3.1 Thu thËp liệu phục vụ tính toán 64 3.1.1 Dữ liệu địa hình: 64 3.1.2 Dữ liệu thủy văn, thủy lực: 66 3.1.3 Dữ liệu chất lượng nước: 66 3.2 TÝnh toán lưu lượng nguồn gây ô nhiễm 66 3.2.1 Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ: 66 3.2.2 Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên 67 3.2.3 N­íc thải sinh hoạt Thành phố Thái Nguyên 68 3.2.4 Nước mưa chảy tràn địa bàn thành phố Thái Nguyên xuống sông Cầu: 69 Chương 4: ứng dụng tính toán 70 4.1 Quá trình tính to¸n 70 4.2 Kết tính toán 72 Kết luận kiến nghị 77 KÕt luËn 77 KiÕn nghÞ 77 Tài liệu tham khảo 79 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17T 17 T 17T 17T 17T 17T 17T 17T Mở đầu Hiện nay, nước giới đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường nước Việt Nam nước phát triển, tương lai ngành công nghiệp dịch vụ phát triển mạnh Vì vậy, việc đánh giá mức độ ô nhiễm, để đề biện pháp phòng chống ô nhiễm môi trường có ô nhiễm nguồn nước cần thiết Sông Cầu nhánh quan trọng hệ thống sông Thái Bình Sông Cầu phụ lưu (sông Đu, sông Công, sông Cà Lồ ) tạo nên tiểu lưu vực nằm gọn địa bàn sáu tỉnh (Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hải Dương) Hàng triệu người sống lưu vực đà lấy nước từ sông Cầu phụ lưu để phục vụ cho mục đích khác Sông Cầu khoảng 30 năm trở lại dân số tăng nhanh với phát triển kinh tế đất nước nói chung lưu vực sông Cầu nói riêng đà tác động mạnh đến nguồn nước Hai bên bờ sông khu công nghiệp, khu đô thị, làng nghề, nông nghiệp sở sản xuất đà thải trực tiếp nước thải xuống dòng sông, biến sông thành cống lớn thoát nước xuống hạ lưu Trước tình hình đó, công tác quản lý, bảo vệ nguồn tài nguyên nước, đặc biệt chất lượng nước quan tâm Công tác cần có hỗ trợ mặt khoa học kỹ thuật, phương pháp tính toán lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm nước để xác định khả chịu tải chất ô nhiễm nguồn nước công cụ quan trọng Hiện đà có nhiều mô hình tính toán xây dựng áp dụng nhiều nơi giới để mô thông số ô nhiễm chất lượng nước Ngày mô hình tính toán chất lượng nước ngày tiến hơn, cho phép ng­êi sư dơng cã thĨ ¸p dơng mét c¸ch linh hoạt Trong luận văn này, đề cập đến vấn đề nghiên cứu khả ứng dụng tính toán lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm sông Cầu mô hình QUAL2K Phương pháp tiếp cận : - Thu thập tài liệu, số liệu địa hình, khí tượng thủy văn, chất lượng nước - Thống kê, phân tích, xử lý số liệu đưa vào mô hình - Sử dụng mô hình QUAL2K để mô thông số ô nhiễm BOD, DO, NH + , NO - R RP P R RP P Đối tượng giới hạn phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng nước sông Cầu khu vực qua thành phố Thái Nguyên * Phạm vi nghiên cứu : Việc nghiên cứu cách toàn diện chất lượng nước vấn đề khó khăn phức tạp, đòi hỏi phải có số liệu quan trắc liên tục, trang thiết bị đại, có kinh phí phải có quỹ thời gian đủ lớn hoàn thành Vì vậy, khuôn khổ nghiên cứu luận văn tác giả tập trung nghiên cứu số nội dung sau : - Hiện trạng chất lượng nước phạm vi lưu vực sông Cầu - Bước đầu nhận định chất lượng nước sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên - ứng dụng mô hình lan truyền vật chất nước mặt để mô dự báo biến đổi hàm lượng chất ô nhiễm nước sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên Mục đích nghiên cứu đề tài - Tiếp cận loại mô hình tính toán chất lượng nước nghiên cứu ứng dụng phần mềm QUAL2K để tính toán lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm sông - Nghiên cứu tính toán cụ thể lan truyền khuếch tán chất ô nhiễm Sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên - Đánh giá khả đáp ứng yêu cầu quản lý chất lượng nước phần mềm QUAL2K khả ứng dụng ®iỊu kiƯn n­íc ta Néi dung nghiªn cøu cđa đề tài Nội dung nghiên cứu đề tài gồm: - Nghiên cứu đặc điểm Địa chất - Địa chất thuỷ văn thành phố Thái Nguyên - Nghiên cứu, tổng hợp xác định số quy luật phân bố chất lượng nước - áp dụng mô hình lan truyền vật chất để nghiên cứu toán nhiễm bẩn Các phương pháp nghiên cứu Để đạt mục tiêu đề tài, tác giả đà sử dụng tổng hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập tài liệu địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn, trạng khai thác sử dụng nước, tài liệu chất lượng nước sông Cầu - Phương pháp xử lý số liệu: Trên sở, tảng số liệu thu thập, tài liệu thực địa Các tài liệu tiến hành xử lý chương trình chuyên dụng, phần mềm máy tính Mapinfor để lập đồ, xử lý số liệu phương pháp thống kê toán học, trung bình hoá số liệu phân tích ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Sơ đánh giá chất lượng nước sông Cầu - Bước đầu đánh giá trạng phục vụ cho công tác quản lý quy hoạch, khai thác, bảo vệ nguồn nước khu vực lưu vực sông - Bước đầu mô biến đổi chất lượng nước sông Nội dung luận văn : luận văn bố cục gồm có chương - Chương : Tỉng quan - Ch­¬ng : C¬ së lý thuyÕt - Ch­¬ng : C¬ së chuÈn bị liệu - Chương : ứng dụng tính toán - Kết luận kiến nghị Chương I Tỉng quan 1.1 Tỉng quan vỊ khu vùc nghiªn cøu 1.1.1 Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Cầu Hình 1.1 Tổng quan lưu vực sông Cầu Sông Cầu sông hệ thống sông Thái Bình với 47% diện tích toàn lưu vực Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Tam Tao (đỉnh cao 1326m) chảy qua huyện Chợ Đồn (Bắc Kạn) thị xà Bắc Kạn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang điểm cuối Phả lại, Chí Linh, Hải Dương Tổng chiều dài sông Cầu 288km Hệ thống sông Cầu có nhiều phụ lưu dòng suối cung cấp nước cho hệ thống Các nhánh sông lưu vực sông Cầu bao gồm Sông Cầu, sông Công, sông Cà Lồ, sông Ngũ Huyện Khê, sông Nghinh Tường, sông Đu, sông Chợ Chu, sông Thiếp Lưu vực sông Cầu có dạng trải dài từ Bắc xuống Nam Thung lũng phía thượng lưu trung lưu nằm hai cánh cung sông Gâm cánh cung Ngân Sơn - Yên Lạc Phần thượng lưu sông Cầu chảy theo hướng Bắc Nam, độ cao trung bình đạt tới 300 - 400m, lòng sông hẹp dốc, nhiều thác ghềnh có hệ số uốn khúc lớn (>2,0) độ rộng trung bình mùa cạn khoảng 50 đến 60m, 80-100 m mùa lũ, độ dốc khoảng > 0,1% Phần trung lưu từ Chợ Mới, sông Cầu chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đoạn dài sau trở lại hướng cũ Thái Nguyên Đoạn địa hình đà thấp xuống đáng kể, lòng sông mở rộng, độ dốc giảm khoảng 0,05%, độ uốn khúc cao Hạ lưu sông Cầu tính từ Thác Huống đến Phả Lại, từ hướng chảy chủ đạo Tây Bắc Đông Nam, địa hình có độ cao trung bình 10 đến 20m, lòng sông rộng 70 đến 150 m độ dốc giảm đáng kể 0,01% Lưu vực sông Cầu có dạng dài, tổng diện tích xác định 6030 km , hệ số tập trung nước đạt 2,1, địa hình đồng chiếm phần lín diƯn P P tÝch l­u vùc, ®é cao trung bình lưu vực thấp (190 m) Độ dốc trung bình lưu vực thuộc loại trung bình 16% Mật độ sông suối lưu vực sông Cầu thuộc loại cao: 0,95-1,2 km/km , tổng chiều dài phụ lưu có chiều dài lớn 10 km 1.602 km (68 P P sông có 13 sông có chiều dài lớn 15 km) Một số số liệu đặc trưng hình thái sông lưu vực sông Cầu sau TT Tên Dài DT §é cao §é dèc HÖ sè HÖ sè MËt độ 65 3.1.2 Dữ liệu thủy văn, thủy lực: - Tính chiều rộng B sông: Trong mô hình QUAL2K sông mô dạng kênh hình thang Chiều rộng B đáy tính theo phương trình Manning - Dữ liệu lưu lượng dòng chảy (Q), Do điều kiện trạm thủy văn đoạn sông ít, có trạm thủy văn Gia Bảy, lưu lượng đầu vào tính theo lưu lượng lấy trạm thủy văn Gia Bảy theo công thức: Qvào = Q Q gia nhập 3.1.3 Dữ liệu chất lượng nước: - Chất lượng nước sông lấy theo kết chương trình quan trắc chất lượng nước sông Cầu tháng 12 năm 2005 Các số liệu dùng để kiểm tra sai số số liệu thực đo tính toán - Chất lượng nước nguồn thải lấy theo kết đo định kỳ nhà máy công ty Đối với nước thải sinh hoạt nước mưa số liệu lấy theo kết đo thực tế - Nồng độ chất: DO, CBOD nhanh, CBOD chậm, NH , NO (kÕt qu¶ R R R R đo trình bày phụ lục) 3.2 Lưu lượng nguồn thải (được tính trình bày mục 3.2) Tính toán lưu lượng nguồn gây ô nhiễm 3.2.1 Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ: Tình hình sử dụng nước: Ngành sản xuất giấy ngành công nghiƯp cã tû lƯ sư dơng n­íc cao nhÊt (kho¶ng 40 đến 60m /tấn sản P P phẩm), năm 2004 Công ty giấy Hoàng Văn Thụ đà sử dụng khoảng 900.000m nước loại Phần lớn lượng nước lấy từ sông Cầu qua P P 66 hệ thống xử lý sơ cấp cho sản xt Mét phÇn nhá n­íc cÊp cho nhu cÇu sinh hoạt công nhân phận hành tổng hợp Nước thải sinh hoạt: Với số lượng công nhân khoảng 505 người, với mức tiêu thụ nước khoảng 0,1m /ngày/người Công ty giấy Hoàng Văn Thụ th¶i P P kho¶ng 505 x 0,1/3 = 16,83 m /ngày Sau xử lý sơ bể tự hoại P P thải vào hệ thống xử lý chung Sông Cầu Nước thải sản xuất: Lượng thải nhà máy giấy Công ty giấy Hoàng Văn Thụ có khối lượng lớn, xấp xỉ với lượng đầu vào khoảng 900.000m /năm P P sông Cầu tiếp nhận toàn lượng nước thải Thành phần ô nhiễm: Kết phân tích đầu hệ thống xử lý 3.2.2 Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên Nước thải sản xuất: Nước thải sản xuất phát sinh từ nhà máy, công đoạn trình sản xuất, đà xử lý chưa đạt tiêu chuẩn thải môi trường Hơn nữa, hầu hết dây chuyền công nghệ sản xuất đà cũ, hệ thống đường ống đà xuống cấp trầm trọng gây rò rỉ chất gây ô nhiễm môi trường Trong trình luyện cốc phát sinh lượng nước phenol hợp chất hữu độc hại khác naphtalen, amoniac, asen, dầu mỡ, cặn với lưu lượng khoảng 62 m /ngày Lượng nước sau đà xử lý phương P P pháp sinh học dùng để dập cốc Nước thải phát sinh trình làm lạnh gián tiếp khí than thiết bị làm lạnh sơ, làm lạnh trình chưng luyện sản phẩm phụ khác với lưu lượng khoảng 7.000m /ngày Mức độ ô nhiễm nhẹ so với nguồn nước thải P P Hiện nguồn thải chưa xử lý, thải trực tiếp hệ thống thoát nước chung 67 Nước thải sinh hoạt: phát sinh từ khu vực làm việc, khu văn phòng, nhà ăn ca, khu vệ sinh nhà tắm tất nhà máy khu công nghiệp có chứa nhiều cặn bÃ, chất hữu cơ, dầu mỡ Với số lượng công nhân khoảng 9000 người, với mức tiêu thụ nước khoảng 0,1m /ngày/người ngày Khu công nghiệp Lưu Xá thải P P kho¶ng 9000 x 0,1/3 = 300m n­íc th¶i sinh hoạt Nguồn nước thải so với P P nước thải sản xuất mức độ độc hại Sau xử lý sơ bể tự hoại thải vào hệ thống thoát nước chung suối Cam Giá đổ vào Sông Cầu Nước mưa chảy tràn: Lượng nước mưa chảy tràn chứa nhiều chất ô nhiễm rơi vÃi bề mặt đất, bụi, rác, dầu mỡ đặc biệt bÃi chứa nguyên nhiên liệu như: bÃi chứa than, bÃi chứa phế liệu, phế thải Khu công nghiệp gang thÐp cã diƯn tÝch lµ 3.311.000 m víi module dòng P P chảy trung bình mùa cạn M = 0,1872 l/s km ước tính lượng nước bề mặt P P chảy qua khu vực 3,311 km x 0,1872 l/s km = 0,62 l/s Theo kết khảo P P P P sát khu vực kho bÃi chứa than đợt mưa lín mét khèi l­ỵng lín bét than theo n­íc m­a chảy vào hệ thống cống gây ứ đọng lòng cống hai bên đường bê tông nội Sau trận mưa số Nhà máy phải thuê xe công nông đến vét bùn than chở với khối lượng ước tính lên đến hàng chục than Hiện tượng trôi sạt bÃi nguyên liệu làm lượng lớn than nguyên liệu mà làm ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu gây ô nhiễm môi trường nước tiếp nhận 3.2.3 Nước thải sinh hoạt Thành phố Thái Nguyên Hiện tỉnh Thái Nguyên có 31 thị trấn, phường khu đô thị khu dân cư tập trung, thành phố Thái Nguyên có 18 phường với số dân 226.800 người (năm 2003) Ước tính mức trung bình sử dụng nước sinh hoạt 100 lít/người/ngày, lượng nước sử dụng cho huyện thị tương đương 68 khoảng 22680 m /ngày đêm Hệ thống thoát nước thành phố hệ thống P P thoát nước chung nước thải nước mưa Mạng lưới phân bố tập trung chủ yếu trục đường chính, cống, mương dẫn nước đổ sông Cầu 3.2.4 Nước mưa chảy tràn địa bàn thành phố Thái Nguyên xuống sông Cầu: Thành phần nước mưa không phúc tạp, hàm lượng chất ô nhiễm tương đối thấp lượng nước mưa chảy tràn chảy qua nhiều khu vực khác nên theo nhiều chất ô nhiễm với thành phần phức tạp Thành phố Thái Nguyên có diện tích 177,1 km với module dòng chảy P P trung bình mùa cạn M = 0,1872 l/s km ước tính lượng nước bề mặt chảy P P qua khu vùc lµ 177,1 km x 0,1872 l/s km = 33,153 l/s P P P 69 P Chương 4: ứng dụng tính toán 4.1 Quá trình tính toán Tính toán trình biến đổi nồng ®é cña DO, BOD (CBOD), NH , NO R R R RP P sông Cầu sau tiếp nhận nguồn thải Đoạn sông tính toán chia thành 23 đoạn, chiều dài vị trí ®o¹n Reach Number 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 length (km) 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 1.00 0.92 Downstream Downstream Latitude 22.28 22.28 22.26 22.26 22.26 22.25 22.25 22.23 22.22 22.22 22.21 22.21 22.21 22.19 22.19 22.18 22.18 22.17 22.17 22.16 22.14 22.14 22.14 22.13 70 Longitude 105.52 105.50 105.50 105.49 105.46 105.46 105.45 105.44 105.44 105.43 105.42 105.41 105.41 105.41 105.40 105.40 105.38 105.37 105.37 105.36 105.36 105.34 105.34 105.34 location (km) 20.820 19.920 19.020 18.120 17.220 16.320 15.420 14.520 13.620 12.720 11.820 10.920 10.020 9.120 8.220 7.320 6.420 5.520 4.620 3.720 2.820 1.920 0.920 0.000 Điều chỉnh thông số tính toán thực sau: Hình 4.2: Thông số mô hình Tại điều chỉnh đưa thông số tối ưu cho mô hình Quá trình tính toán sau: Xử lý nhập liệu đầu vào: chọn thông số tính toán Vị trí nguồn thải, lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm 71 Point Abstraction Point Inflow DO mean Slow CBOD mean Fast CBOD mean NH 3- N mean Nitrate + Nitrite N mean Location (km) 20.00 m3/s 0.0000 m3/s 0.0770 mg/L 3.10 mgO2/L 8.21 mgO2/L 46.51 ugN/L 0.11 ugN/L 1.16 19.20 17.50 18.50 0.0000 0.0000 0.0000 0.0300 0.7390 0.7700 2.50 3.00 3.50 90.12 7.70 12.82 510.70 43.61 72.67 0.16 0.97 0.27 1.39 8.00 0.00 11.00 0.0000 0.0120 5.20 24.44 138.49 0.34 0.90 8.30 2.50 11.5000 0.0000 0.0000 0.8242 5.50 4.80 2.05 6.93 11.63 39.29 0.35 0.67 0.43 6.82 Point sources Name C«ng ty khai thác than Cty Giấy Hoàng Văn Thụ Nc thi sinh hot Ch bin khoáng sn Nhà máy cán thép Gia Sàng Nước tưới cho Bắc Giang Suối Cam Giá R R Hình 4.3: Vị trí nguồn lấy nước đưa nước vào sông Chạy mô hình tính toán Mô hình xử lý đưa độ sai số tối ưu cho trình tính toán Kết tính toán: dạng bảng biểu đồ 4.2 Kết tính toán Cau River (12/7/2006) 14.00 12.00 flow (m^3/s) 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 20 15 10 distance upstream (Km) Q, m3/s Q-data m3/s H×nh 4.4: Diễn biến lưu lượng sông theo không gian 72 Cau River (12/7/2006) 12 dissolved oxygen (mg/L) 10 20 15 10 distance upstream (Km) DO(mgO2/L) DO (mgO2/L) data Minimum DO-data Maximum DO-data DO sat Hình 4.5: Diễn biến nồng độ DO theo däc s«ng Cau River (12/7/2006) 50 45 slow-reacting CBOD (mg/L) 40 35 30 25 20 15 10 20 15 10 distance upstream (Km) CBODs (mgO2/L) CBODs (mgO2/L) data Hình 4.6: Diễn biến nồng độ CBODslow theo däc s«ng 73 Cau River (12/7/2006) 50 45 fast-reacting CBOD (mg/L) 40 35 30 25 20 15 10 20 15 10 distance upstream (Km) CBODf (mgO2/L) CBODf (mgO2/L) data H×nh 4.7: DiƠn biÕn CBOD fast däc theo s«ng Cau River (12/7/2006) 1200 1000 ammonia (ugN/L) 800 600 400 200 20 15 10 distance upstream (Km) NH4 (ugN/L) data Minimum NH4-data NH4(ugN/L) H×nh 4.8: DiƠn biÕn NH däc theo s«ng R 74 R Maximum NH4-data Cau River (12/7/2006) 9000 8000 nitrate + nitrite (ugN/L) 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 20 15 10 distance upstream (Km) NO3 (ugN/L) data NO3(ugN/L) Minimum NO3-data Maximum NO3-data H×nh 4.9: DiƠn biÕn NH dọc theo sông R R Từ kết tính toán cho thấy: Đoạn sông thượng nguồn Khu công nghiệp Quán Triều: Nước đạt chuẩn nước mặt loại A Đoạn sông từ Công ty Giấy Hoàng Văn Thụ đến Cầu Gia Bảy (trong vùng trọng điểm lưu vực sông Cầu): chất lượng nước có dấu hiệu ô nhiễm nghiêm trọng nước thải từ nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ số khu dân cư đông đúc Chất lượng nước đoạn sông không đạt tiêu chuẩn loại B Đây điểm ô nhiễm toàn lưu vực sông Cầu, với giá trị CBOD SS cao, DO thấp Dọc đoạn sông từ cầu Gia Bảy đến đập Thác Huống chất lượng nước tốt DO tăng CBOD giảm dần Nhưng nước chưa đạt chuẩn nước mặt loại A Đoạn sông từ đập Thác Huống đến khu gang thép Thái Nguyên: Nước lại ô nhiễm nặng nước thải từ khu gang thép Chất lượng nước nói chung thấp 75 không đạt tiêu chuẩn loại A Nồng độ NO cao (>2.0mg/l), vượt tiêu chuẩn R R cho phép loại B Hạ lưu khu gang thép Thái Nguyên chất lượng nước nói chung cao dần Nồng độ CBOD, SS, NO - giảm dần R RP P 76 Kết luận kiến nghị Kết luận Khả ứng dụng mô hình chất lượng nước Q2K Mô hình tính toán thủy lực cho dòng chảy chiều ổn định có phần xử lý tính toán đến tác động công trình đến chế độ dòng chảy tính toán mô chất lượng nước mô hình có tính đến trình động học phản ứng môi trường nước Điều cho thấy mô hình tương đối phù hợp với điều kiện thực tế dòng chảy sông Cầu mùa nước môi trường nước sông Mô hình sử dụng để dự báo tác động nguồn thải xả vào nguồn nước tiếp nhận theo không gian Do sử dụng mô hình Q2K phục vụ cho công tác quản lý kiểm soát chất lượng nước Mô hình có khả ứng dụng vào điều kiện nước ta kết tính toán mô hình đáp ứng nhu cầu cho công tác quản lý chất lượng nước nói riêng tài nguyên nước nói chung Kết nghiên cứu ứng dụng mô hình chất lượng nước Q2K Bộ liệu đầu vào sử dụng để ứng dụng mô hình Q2K để tính toán chất ô nhiễm hữu cho khu vực nghiên cứu tương đối đầy đủ, bao gồm liệu địa hình, thủy văn chất lượng nước Tuy nhiên số liệu chất lượng nước số liệu thủy lực thủy văn sử dụng luận văn chưa đồng thời gian, kết tính toán thực đo có độ sai số định Kiến nghị Trong công tác quản lý chất lượng nước việc sử dụng mô hình cần thiết việc chuyển giao mô hình cần đầu tư sâu rộng cho ngành có chức năng, quan quản lý tài nguyên nước từ cấp trung ương đến địa phương 77 Cần phải có thêm đo đạc đầu tư kinh phí để có liệu đầu vào xác cho mô hình, từ có thông số mô hình phù hợp với điều kiện khu vực điều kiện nước ta Khi ứng dụng mô hình, để kết tính toán mô hình cã thĨ sư dơng tèt thùc tÕ qu¶n lý, kiểm soát chất lượng nước, yêu cầu đo đạc số liệu sử dụng tính toán cần đầy đủ chất lượng số liệu phải tốt 78 Tài liệu tham khảo Đặng Kim Chi (2001), Hóa học Môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đỗ Hữu Thành, Lâm Hùng Sơn (1998), Phương pháp phân tích thủy lực mạng lưới kênh phân nhánh, Báo cáo khoa học, trường Đại học Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Văn Tuần, (2004), Giáo trình Thủy văn đại cương, trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Dự án Thủy lợi lưu vực sông Hồng giai đoạn 2, Dư án 3892-VIE Trung tâm Quan trắc Bảo vệ môi trường Thái Nguyên (2004), Báo cáo đánh giá tác động môi trường Công ty Giấy Hoàng Văn Thụ Trung tâm Quan trắc Bảo vệ môi trường Thái Nguyên, Báo cáo đánh giá tác động môi trường Khu công nghiệp Gang thép Thái Nguyên Trung tâm Quan trắc Bảo vệ môi trường Thái Nguyên (2005), Báo cáo kết quan trắc môi trường sông Cầu Sở Tài nguyên Môi trường Thái Nguyên, Báo cáo trạng môi trường Thái Nguyên Chow, V.T., Maidment, D.R and Verwey, A., (1998), Applied Hydrology, MacGraw-Hill Book Company 10 Cung, J.A., Holly, F.M and Verwey, A., (1980), Practical Aspects of Camputational river hydraulics, Pitman Publishing Limited 11 Greg Pelletier and Steve Chapra, 2006, Qual2Kw user manual (version 5.1), a modeling framework for simulating river and stream water quality 12 Greg Pelletier and Steve Chapra, 2006, Qual2Kw theory (version 5.1), a modeling framework for simulating river and stream water quality 79 ... công nghệ môi trường Nghiên cứu Sử dụng phần mềm qual2k mô số tiêu chất lượng nước đoạn sông Cầu khu vực Thành Phố Thái Nguyên Mà số: Mai thị lộc Người hướng dẫn khoa học: TS Trịnh Thành Hà nội... Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên - ứng dụng mô hình lan truyền vật chất nước mặt để mô dự báo biến đổi hàm lượng chất ô nhiễm nước sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên Mục đích nghiên cứu. .. khác, mô hình chất lượng nước công cụ tối cần thiết, đảm bảo tính tối ưu cho hệ thống quản lý tổng hợp chất lượng nước 1.3.2 Một số mô hình mô chất lượng nước sông Để mô chất lượng nước sông,