Mô phỏng quá trình lan truyền vật chất ô nhiễm tại vịnh Cam Ranh bằng mô hình số

THIẾT LẬP CÁC THÔNG TIN ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH .1 Thu thập số liệu

Nước thải từ nhà máy đường và khu dân cư nếu không được bổ sung thêm nhà máy xử lý chất thải tập trung có xử lý qua giai đoạn hồ sinh học thì nguy cơ tác động đến môi trường vịnh là rất lớn. Các khu vực có thể xảy ra tai biến cục bộ trong tương lai gần có thể dẫn đến tình trạng ưu dưỡng là: khu vực đầm Thủy Triều, khu vực nam đầm Thủy Triều, khu vực lân cận nhà máy đóng tàu, khu vực bờ Tây Nam vịnh Cam Ranh (Phạm Văn Thơm - 2008). Với đặc điểm của khu vực nghiên cứu có địa hình nhỏ hẹp, độ sâu không cao, đặc biệt vùng đầm Thủy Triều thông với vịnh Cam Ranh qua một eo hẹp nên việc mô phỏng các quá trình động lực và khuyếch tán vật chất gây ô nhiễm là phức tạp.

Đây là một gói phần mềm cho phép dự báo thủy triều trên toàn cầu do viện ESR (Earth & Space Research, Mỹ), là viện nghiên cứu phi lợi nhuận về không gian và trái đất xây dựng.

HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH

So sánh thành phần dòng giữa số liệu quan trắc và số liệu tính toán cho thấy sự phù hợp cả về tốc độ và pha nếu loại trừ một vài giá trị đột biến trong chuỗi số liệu quan trắc. So sánh hai chuỗi số liệu mực nước thực đo và tính toán trong 2 mùa mưa và khô (hình 3.6 và 3.7) cho thấy không có sự khác biệt nhiều về pha và biên độ ngoại trừ tại các thời điểm chân triều. Sai khác về kết quả tại một số điểm đột biến và chênh lệch về biên độ dao động triều của mực nước thực đo thấp hơn dự báo trung bình khoảng 4.35cm và cao nhất khoảng 22cm.

Giá trị tương quan các thành phần dòng chảy giữa số liệu thực đo tại 2 trạm đo mực nước trong vịnh và 3 trạm đo dòng chảy liên tục và kết quả tính toán rất nhỏ.Tuy nhiên, qua quá trình hiệu chỉnh mô hình với các bộ hệ số khác nhau thì bộ hệ số này cho kết quả phù hợp với thực tế nhất.

MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN .1 Kết quả tính toán cho mùa khô

Có thể thấy rằng, vào mùa khô, tuy quá trình động lực, dòng chảy rất mãnh liệt, quá trình bình lưu, khuyếch tán diễn ra rất mạnh mẽ nhưng cũng là mùa cao điểm của các hoạt động kinh tế ven bờ diễn ra sôi động. Ngược lại, khi triều xuống, dòng chảy có hướng từ bắc – nam và tây nam – đông bắc, với sự tác động của hướng gió đông nam, dòng vật chất theo dòng xoáy nghịch chạy dọc bờ tây rồi tràn ra phía ngoài cửa vịnh. Vùng cửa đầm Thủy Triều cũng nằm trong xu thế này và nhờ vậy áp lực của các chất gây ô nhiễm từ nguồn phát lên vùng ven bờ phía tây và vùng cửa đầm Thủy Triều giảm đáng kể.

Xét chung trên cả thời kỳ triều cường, phạm vi ảnh hưởng của các thành phần vật chất không ảnh hưởng sâu sắc đến khu vực đầm Thủy Triều, nhưng cú ảnh hưởng rừ nột đến toàn khu vực vịnh chính, đặc biệt khu vực cửa vịnh lúc này lại đóng vai trò vô cùng trong việc giải phóng các chất gây ô nhiễm ra khỏi vịnh. Trong cả hai giai đoạn triều lên và triều xuống, quá trình khuếch tán và truyền tải vật chất từ các nguồn thải chỉ ảnh hưởng ở khu vực xung quanh với bán kính không vượt quá 2km. Bức tranh chung trong thời kỳ này là nồng độ các chất thấp trên toàn vịnh nhưng tăng nhanh tại các khu vực nguồn phát và các vùng xung quanh, khả năng trao đổi nước từ trong đầm Thủy Triều ra ngoài bị hạn chế.

Từ kết quả tính toán cho thấy vào thời kỳ triều cường, tốc độ dòng chảy tương đối mạnh, đặc biệt vào thời điểm triều lên, tốc độ cực đại có thể lên đến 35 - 40cm/s. Khi các chất ô nhiễm từ các nguồn thải từ vùng ven bờ phía tây đổ trực tiếp ra vịnh, quá trình bình lưu – khuếch tán và các các quá trình sinh học trong bên trong quy định sự phân bố nồng độ các chất này. Kết hợp với trường dòng chảy được tính toán từ mô đun HD, có thể thấy rằng, tại các nguồn phát, sự phân bố nồng độ các chất này biến đổi theo biến đổi của triều trong một chu kỳ.

Ngoài ra các nguồn phát trên phía bắc vịnh còn có xu hướng dồn các chất ô nhiễm về phía cửa đầm Thủy Triều, song do địa hình nhỏ hẹp nên sự dồn nước trọng đầm kín khiến các chất ô nhiễm không lan truyền được sâu vào đầm. Vảo thời điểm triều xuống, dòng chảy có hướng từ phía nam với nồng độ các chất thành phần thấp chảy ngược lên hướng bắc sau khi đã vòng qua khu vực cảng Ba Ngòi rồi chảy thẳng ra cửa vịnh. Đồng thời với quá trình đó thì lượng nước bị dồn nén trong đầm Thủy Triều cũng chảy ra với vận tốc rất lớn đưa theo các vật chất ô nhiễm đã đưa vào trong quá trình triều lên, quá trình bình lưu và khuếch tán như vậy đã làm nồng độ giảm xuống.

Cũng như vậy, sự lan truyền vật chất ô nhiễm từ trong vịnh ra vùng nước bên ngoài theo hoàn lưu xoáy nghịch thông ra cửa vịnh kết hợp với quá trình thoát nước khi triều xuống.

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ Ô NHIỄM

Các kết quả đã đưa đến một kết luận là vào mùa khô năm 2011 đã có sự vượt ngưỡng cho phép của tất cả các yếu tố chỉ thị môi trường, khẳng định đã xảy ra tai biến môi trường trên toàn khu vực vịnh Cam Ranh. Đặc biệt là 3 yếu tố NH4, NO3, PO4 đều gấp 2 lần tiêu chuẩn cho phép đối với nước bãi tắm và gấp 10 lần đối với giá trị cho phép đối với nuôi trồng thủy sản. Tuy vậy, đây chỉ là trường hợp cá biệt vì theo tham khảo từ các nguồn số liệu của các đề tài nghiên cứu trước thì mùa xảy ra tai biến nhiều nhất vẫn là mùa mưa.

Khu vực đô thị mới Cam Lâm, cả trong thời kỳ mùa mưa và mùa khô thì hầu hết các giá trị chưa vượt ngưỡng cho phép nhưng chỉ số BOD có lúc đạt cực đại là 2,78mg/l đã tiệm cận ngưỡng cho phép nên dễ xảy ra tai biến về môi trường đối với nuôi trồng thủy sản nhưng vẫn còn phù hợp với tiêu chuẩn nước bãi tắm. Khu vực đô thị mới Cam Lâm, trong thời kỳ mùa mưa thì hầu hết các giá trị chưa vượt ngưỡng cho phép nhưng chỉ số BOD có lúc đạt cực đại là 2,78mg/l đã tiệm cận ngưỡng cho phép nên dễ xảy ra tai biến về môi trường đối với nuôi trồng thủy sản nhưng vẫn còn phù hợp với tiêu chuẩn nước bãi tắm. Cũng như khu vực đô thị mới Cam Lâm, khu du lịch Cam Lâm trong thời kỳ mùa mưa có giá trị BOD cao, đã đạt giá trị cực đại 3,0mg/l rất gần ngưỡng xảy ra tai biến môi trường đối với nuôi trồng thủy sản nhưng vẫn còn phù hợp với tiêu chuẩn nước bãi tắm.

Bên cạnh đó do việc gần với nhà máy đường Cam Ranh nên càng dễ xảy ra tai biến môi trường khi nhà máy đi vào hoạt động với công suất lớn. Tuy vẫn có thể nuôi trồng thủy sản được nhưng do nồng độ NH4 đã vượt chỉ tiêu cho phép có thể chuyển hóa không tốt vào cơ thể sinh vật, do đó khuyến cáo không nên nuôi trồng thủy sản vì ảnh hưởng đến chất lượng thủy sản. Khu vực sân bay Cam Ranh, trong thời kỳ mùa khô và trong thời kỳ mùa mưa đều có nồng độ các chất ổn định, song tiêu chuẩn NH4 cực đại trong 2 mùa đạt 0,12 -0,17 mg/l và giá trị trung bình cũng đã dao động tại ngưỡng tiêu chuẩn cho phép nuôi trồng thủy sản, do đó việc quy hoạch thành khu du lịch và đô thị như quy hoạch của tỉnh là phù hợp.

Khu vực cửa vịnh Cam Ranh, trong thời kỳ mùa mưa, do trao đổi trực tiếp với vùng nước bên ngoài vịnh nên hầu hết các chất đều ở trong phạm vi chỉ tiêu cho phép, phù hợp với định hướng quy hoạch thành vùng du lịch. Khu vực nuôi trồng thủy sản Cam Thịnh Đông, trong thời kỳ mùa mưa, là khu vực duy nhất có các giá trị nồng độ các chất phù hợp nhất cho nuôi trồng thủy sản do đó khuyến cáo không nên phát triển thêm khu đô thị và công nghiệp vì có thể ảnh hưởng đến nuôi trồng thủy sản của khu vực.