Theo các mục tiêu về bảo vệ môi trường đến năm 2020 của tỉnh đề ra: - Tỷ lệ rác và chất thải rắn được thu gom và xử lý đạt trên 95%; - Tỷ lệ nước bẩn được thu gom và xử lý đạt trên 80%;
- Trên 95% cơ sở sản xuất có hệ thống thu gom, xử lý chất thải đạt tiêu chuẩn môi trường.
Tác giả tiến hành tính toán, dự báo chất lượng nước đến năm 2020 theo mục
tiêu về bảo vệ môi trường đã được đề ra (kịch bản B) với kết quả như sau:
70
Hình 3.34. Hàm lượng COD dự báo trong mùa mưa (kịch bản B)
Từ kết quả dự báo, nhận thấy rằng khi các nguồn thải được xử lý tốt thì chất lượng nước trong khu vực rất tốt, các bãi tắm và vùng biển ven bờ hầu như không bị ô nhiễm. Hàm lượng BOD và COD tại vùng cửa sông ven biển, các vùng bờ đều nằm trong giới hạn cho phép (< 4 mg/l).
71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Quá trình biến động chất lượng nước khu vực cửa sông ven biển diễn biến phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn thải, các quá trình khí tượng, thủy hải, văn. Do vậy việc xác định tải lượng ô nhiễm thải ra ngoài môi trường từ các nguồn thải cũng như sự biến động các yếu tố thủy động lực vùng cửa sông ven biển rất quan trọng.
Từ kết quả tính toán tải lượng ô nhiễm từ các nguồn nhận thấy rằng trong khu vực tải lượng ô nhiễm từ nguồn sinh hoạt và công nghiệp chiếm đa số, tải lượng chất thải tính toán từ các nguồn ô nhiễm dự báo cho năm 2020 tăng khá nhiều so với năm 2012 (khoảng gần gấp đôi).
Về chế độ thủy động lực: vào mùa khô lưu lượng từ các sông đổ ra biển không lớn khi ra phía ngoài biển hướng dòng chảy sẽ phụ thuộc vào dòng chảy ven bờ. Do dòng chảy ven bờ do sóng hướng Đông Nam thời kỳ này yếu nên hướng dòng chảy ven bờ chủ yếu vẫn phụ thuộc vào dòng triều và dòng chảy cửa sông. Vào mùa mưa lưu lượng các các sông lớn, dòng chảy ven bờ do sóng hướng Đông Bắc mạnh nên trong thời kỳ này dòng chảy ven bờ cũng chịu chi phối mạnh bởi dòng chảy do sóng, đặc biệt là vùng biển phía Nam chịu ảnh hướng lớn của sóng hướng Đông Bắc, do đó dòng chảy chủ yếu hướng về phía Nam. Xét đến ảnh hưởng của trường sóng hướng Bắc, hướng dòng chảy khu vực chủ yếu cũng là hướng Nam, tuy nhiên dòng chảy ven bờ do sóng không lớn, đặc biệt là vùng biển phía Bắc thì dòng chảy hầu như chỉ bị chi phối bởi dòng triều và dòng chảy sông.
Về chất lượng nước: nồng độ các chất ô nhiễm (COD, BOD) về mùa mưa cao hơn mùa khô, và biến đổi theo các chu kỳ triều (khi chân triều nồng độ các chất cao hơn khi đỉnh triều); về phân bố theo không gian: nồng độ các chất ô nhiễm cao hơn tại khu vực gần cửa sông và các nguồn, và nồng độ chất ô nhiễm tại các bãi biển phía Nam các cửa sông cao hơn phía Bắc các cửa sông và giá trị các thông số (BOD, COD) tại các khu vực này đã vượt giới hạn cho phép theo
72
QCVN10.2008/BTNMT. Điều này cũng khá tương đồng với kết quả quan trắc chất lượng nước của địa phương.
Đối với kịch bản dự báo chất lượng nước cho năm 2020: Kịch bản A là dự báo theo tải lượng chất thải tính theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020: với tải lượng chất thải tính toán cho năm 2020 vùng cửa sông và phần lớn vùng biển ven bờ của khu vực đểu bị ô nhiễm, vượt quy chuẩn cho phép. Với kịch bản B là dự báo chất lượng nước cho năm 2020 theo mục tiêu về bảo vệ môi trường nhận thấy rằng khi các nguồn thải được xử lý tốt thì chất lượng nước trong khu vực rất tốt, các bãi tắm và vùng biển ven bờ hầu như không bị ô nhiễm (nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 10.2008/BTNMT).
Tuy còn hạn chế do số liệu chưa đầy đủ, và thiếu đồng bộ, phải sử dụng các mô hình trung gian (NAM, MIKE 11) để tính toán bổ sung, nhưng kết quả nhận được phần nào làm sáng tỏ quá trình biến động chất lượng nước vùng cửa sông ven biển của khu vực nghiên cứu.
2. Kiến nghị
Từ những kết quả nghiên cứu về biến động chất lượng nước trong khu vực, tác giả có những kiến nghị sau:
- Từ kịch bản dự báo chất lượng nước cho năm 2020 theo mục tiêu về bảo vệ môi trường nhận thấy rằng chất lượng nước trong khu vực với mục tiêu này rất tốt, do vậy cần có những giải pháp bảo vệ môi trường, xử lý chất thải hợp lý để đạt được mục tiêu về bảo vệ môi trường đã đề ra.
- Kết quả tính toán dự báo thủy động lực – môi trường từ các modul của mô hình Mike khá tốt. Tuy nhiên để có thể đưa ra những tính toán và dự báo chính xác hơn đòi hỏi số liệu quan trắc thủy văn, hải văn và chất lượng nước cần đồng bộ và kéo dài liên tục hơn, do vậy cần đầu tư hơn nữa cho công tác quan trắc các yếu tổ thủy động lực và môi trường (như bổ sung đo lưu lượng tại các trạm thủy văn, tổ chức quan trắc môi trường liên lục hơn nữa,…).
73
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Cao Thị Thu Trang, Trần Đức Thạnh, Lê Xuân Sinh (2013), “Đánh giá tải lượng ô nhiễm đưa vào hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai và dự báo đến năm
2020”, Khoa học và Công nghệ biển, 13(3), tr. 276 - 283.
2.Cục Thống kê Quảng Bình (2013), Niên giám thống kê tỉnh Quảng Bình
năm 2012.
3.Hoàng Thái Bình (2009), Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu hệ thống sông
Nhật Lệ (Mỹ Trung – Tám Lu – Đồng Hới), Luận văn thạc sĩ khoa học Thủy văn
học, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
4.Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Phương Nhung (2010), “Kết quả ứng dụng mô hình NAM trong MIKE 11 khôi phục số liệu dòng chảy lưu vực sông Gianh - tỉnh
Quảng Bình”, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 405‐412.
5.Phan Thành Bắc (2012), Mô phỏng quá trình lan truyền vật chất ô nhiễm
dưới tác động của các yếu tố động lực tại vịnh Cam Ranh bằng mô hình số, Luận
văn thạc sĩ khoa học Hải dương học, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN. 6.Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Bình (2012), Báo cáo kết quả
quan trắc môi trường tỉnh Quảng Bình năm 2011.
7.Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Bình (2013), Báo cáo về chất
lượng nước và trầm tích vùng bờ.
8.Thủ tướng Chính phủ (2013), Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 và kế
hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu (2011-2015) tỉnh Quảng Bình.
9.Trần Hồng Thái, Hoàng Thị Thu Trang, Nguyễn Văn Thao, Lê Vũ Việt Phong (2007), “Ứng dụng mô hình Mike 11 tính toán thủy lực, chất lượng nước cho
lưu vực sông Sài Gòn-Đồng Nai”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10,
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường.
10.Trần Văn Nhâm, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình Công nghệ xử lý nước
74
11.Trung tâm Khí tượng – Thủy văn Quảng Bình (2010), Báo cáo tổng hợp
đề tài Thu thập chỉnh lý số liệu khí tượng Thủy văn tỉnh Quảng Bình từ năm 1956 đến năm 2005.
12.Trung tâm Quy hoạch, Điều tra, Đánh giá tài nguyên – môi trường biển
và hải đảo (2013), Hồ sơ vùng ven biển tỉnh Quảng Bình.
13.UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch phát triển công nghiệp tỉnh
Quảng Bình đến năm 2020.
14.UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển du lịch
tỉnh Quảng Bình đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025.
15.UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế -
xã hội tỉnh Quảng Bình đến năm 2020.
16.UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế -
xã hội huyện Quảng Trạch đến năm 2020.
17.UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển ngành
Nông nghiệp tỉnh Quảng Bình đến năm 2020.
18.UBND tỉnh Quảng Bình (2012), Quy hoạch khai thác và bảo vệ nguồn lợi
thủy sản vùng biển Quảng Bình đến năm 2020.
19.UBND tỉnh Quảng Bình (2012), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế -
xã hội huyện Bố Trạch đến năm 2020.
20.UBND tỉnh Quảng Bình (2012), Xây dựng kế hoạch hành động ứng phó
biến đổi khí hậu tỉnh Quảng Bình đến năm 2020.
21.UBND tỉnh Quảng Bình (2013), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế -
xã hội thành phố Đồng Hới đến năm 2020.
22.UBND tỉnh Quảng Bình (2013), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế -
xã hội huyện Lệ Thủy đến năm 2020.
23.UBND tỉnh Quảng Bình (2013), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế -
75
24.Viện Công nghệ Môi trường (2010), Nghiên cứu đề xuất các giải pháp
quản lý sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Vu Gia – sông Hàn đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững TP. Đà Nẵng.
i
Phụ lục 1 - Ứng dụng mô hình Mike NAM khôi phục số liệu dòng chảy lưu vực sông Gianh và sông Nhật Lệ
1. Mục tiêu
Để phục vụ tính toán thủy lực trên các hệ thống sông Gianh và sông Nhật lệ, đòi hỏi điều kiện biên đầu vào tại các nhánh sông (mực nước hoặc lưu lượng), tuy nhiên trên sông Son (hệ thống sông Gianh) và sông Long Đại (hệ thống sông Nhật Lệ) không có tram thủy văn. Do vậy tác giả sử dụng mô hình Mike Nam để tính toán lưu lượng tại các lưu lực sông này từ số liệu mưa và bốc hơi để làm điều kiện đầu vào cho mô hình Mike 11 HD.
2. Giới thiệu chung về mô hình Mike NAM
Mô hình Mike Nam nằm trong gói phần mềm Mike Zero. NAM là chữ viết tắt từ tiếng Đan Mạch "Nedbor-Afstromming-Model", nghĩa là mô hình mưa-dòng chảy. Hiện NAM đã được Viện Thủy lực Đan Mạch tích hợp trong mô hình MIKE 11 như một modul tính quá trình dòng chảy từ mưa và bốc hơi.
Mô hình NAM dựa trên các cấu trúc và các phương trình vật lý sử dụng cùng với các công thức bán kinh nghiệm. Là một mô hình gộp, NAM xử lý mỗi lưu vực như một đơn vị riêng lẻ. Vì vậy, các tham số và các biến mô tả các giá trị trung bình cho toàn lưu vực. Như một kết quả, một số tham số mô hình có thể được đánh giá từ các số liệu vật lý của lưu vực nhưng việc đánh giá tham số cuối cùng phải được thực hiện bằng hiệu chỉnh đối với các chuỗi thời gian của các quan trắc thủy văn.
Dựa trên cơ sở các số liệu khí tượng đầu vào, NAM chế tạo ra dòng chảy của lưu vực cũng như các thông tin về các thành phần khác của pha đất của chu trình thủy văn như: sự thay đổi nhiệt độ bốc hơi, độ ẩm đất, lượng bổ cập nước ngầm và mực nước ngầm. Dòng chảy kết quả của lưu vực được phân chia thành các thành phần: dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt và dòng chảy ngầm.
3. Số liệu tính toán
ii
- Số liệu mưa và lưu lượng tại trạm Đồng Tâm năm 1980, 1981; - Số liệu bốc hơi tại trạm Tuyên Hóa năm 1980, 1981;
- Số liệu mưa, bốc hơi tại trạm Ba Đồn năm 2012;
- Số liệu mưa tại trạm Trường Sơn, và số liệu bốc hơi tại trạm Đồng Hới năm 2012.
4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
- Để hiệu chỉnh mô hình, tác giả sử dụng số liệu mưa, lưu lượng tại trạm thủy văn Đồng tâm và số liệu bốc hơi tại trạm khí tượng Tuyên Hóa trong năm 1980. Các thông số quan trọng trong mô hình được hiệu chỉnh với giá trị như sau:
Bảng p1.1. Bộ thông số sử dụng trong mô hình NAM
TT Thông số Giá trị
1 Lượng nước cực đại có thể chứa trong bể chứa mặt, Umax 10 2 Lượng ẩm đất cực đại trong bể chứa tầng rễ cây, Lmax 100 3 Hệ số dòng chảy mặt, không có thứ nguyên, CQOF 0.8 4 Hằng số thời gian của dòng chảy sát mặt, CKIF 200 5 Hằng số thời gian để diễn toán dòng chảy mặt và sát mặt, CK12 25 6 Giá trị ngưỡng đối với dòng chảy mặt của tầng rễ cây, TOF 0.3 7 Giá trị ngưỡng đối với dòng chảy sát mặt của tầng rễ cây, TIF 7.10-7 8 Hằng số thời gian của dòng chảy ngầm, CKBF 5.10-5 9 Giá trị ngưỡng để bổ cập nước ngầm của tầng rễ cây, TG 1550
Với bộ thông số trên, kết quả lưu lượng tính toán tại trạm Đồng Tâm năm 1980 như sau:
iii
Hình p1.1. Lưu lượng thực đo và tính toán tại trạm Đồng Tâm năm 1980 Áp dụng vào trường hợp này ta tính được chỉ số R2= 0.81, giá trị này được xếp vào loại khá, vì vậy ta có thể sử dụng bộ thông số trên để kiểm định mô hình.
Với cùng bộ thông số trên (Bảng), tác giả sử dụng tính toán cho trạm thủy văn Đồng Tâm năm 1981, và kết quả đạt được như sau:
Hình p1.2. Lưu lượng thực đo và tính toán tại trạm Đồng Tâm năm 1981 Kết quả tính toán trong trường hợp này đạt chỉ số Nash R2= 0.92, giá trị này được xếp vào loại tốt, do đó có thể sử dụng bộ thông số trên để tính toán cho các trường hợp khác.
iv
5. Ứng dụng mô hình khôi phục số liệu dòng chảy lưu vực sông Gianh và sông Nhật Lệ
Sau khi hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với bộ thông số tốt ta tính toán lưu lượng tại sông Son và sông Long Đại năm 2012 dựa vào số liệu mưa và bốc hơi tại các trạm trong lưu vực.
Kết quả tính toán là lưu lượng ngày làm điều kiện biên cho mô hình Mike 11 HD với các biên ở sông Son và sông Long Đại.
v
Phụ lục 2 - Ứng dụng mô hình Mike 11 HD tính toán thủy lực cho hệ thống sông Gianh và sông Nhật Lệ
1. Mục tiêu
Để xác định quá trình lan truyền chất thải từ các sông đổ là biển thì lưu lượng sông đóng vai trò quan trọng. Đối với việc tính toán cho mô hình Mike 21 HD, điều kiện biên đối với các biên sông (sông Gianh và sông Nhật Lệ) là giá trị lưu lượng, tuy nhiên do không có số liệu lưu lượng thực đo theo thời gian ở các sông này nên tác giả sử dụng mô hình Mike 11 HD để tính toán lưu lượng cho các sông.
2. Giới thiệu chung về mô hình Mike 11 HD
MIKE11 là mô hình động lực một chiều, thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp. MIKE11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng quy hoạch. Modul thuỷ động lực (HD) là một phần trung tâm của hệ thống lập mô hình MIKE11 và là cơ sở cho hầu hết các modul khác: dự báo lũ, tải khuếch tán, chất lượng nước và các modul vận chuyển bùn cát.
* Modul thủy động lực Mike 11 HD
Modul thủy động lực là phần quan trọng nhất trong bộ mô hình MIKE11, được xây dựng từ hệ phương trình Saint - Venant cho dòng một chiều, không ổn định.
Phương trình liên tục:
Phương trình động lượng:
vi A - Diện tích mặt cắt ước (m2) α- Hệ số điều chỉnh, α ≈1 g - Gia tốc trọng trường (m.s-2) R - Bán kính thủy lực (m) C - Hệ số Chezy, C = Ry/n, n - hệ số nhám y - hệ sốthủy lực, theo Maning y = 1/6
Z - Cao trình mực nước ở thời điểm tính toán (m)
q - Lưu lượng nhập lưu trên một đơn vị chiều dài dọc sông (m2/s)