3. Tài liệu thủy văn
4.3.1. Thiết lập mạng tính toán và biên đầu vào
Việc thiết lập mạng tính toán lan truyền ô nhiễm do các hoạt động nuôi trồng thủy sản về mặt cơ bản tương tự như việc xây dựng mạng tính toán xâm nhập mặn. Trong khuôn khổ nghiên cứu này, các yếu tố chỉ thị của môi trường có thể chia thành hai nhóm yếu tố:
- Nhóm yếu tố ô nhiễm không có quá trình tự phân hủy - Nhóm yếu tố có quá trình tự phân hủy
Về nguyên tắc, các quá trình lan truyền chất ô nhiễm trong sông nếu bỏ qua các yếu tố và quá trình hoạt động sinh học của các quần thể sinh thái trong sông (sự
hấp thụ và phát thải của các sinh vật phù du, các quần thể cá, thực vật ngập nước …) thì chủ yếu là quá trình khuyếch tán và vận chuyển. Trong đó, xét riêng quá trình khuyếch tán thì có thể phân thành 3 cơ chế: khuyếch tán phân tử, khuyếch tán rối và khuyếch tán do chênh lệch mật độ (gradient mật độ). Tuy nhiên, lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh rằng trong môi trường tự nhiên, quá trình khuyếch tán chủ yếu là do chênh lệch mật độ, hai quá trình khuyếch tán còn lại đóng vai trò không đáng kể. Do vậy, trong nghiên cứu này chỉ quan tâm đến quá trình khuyếch tán do chênh lệch mật độ và vì thế các quá trình lan truyền chất ô nhiễm hòa tan khác nếu không tính đến quá trình tự phân hủy sinh học thì có thể xem như hoàn toàn tương tự sự khuyếch tán của nước biển trong sông (xâm nhập mặn) với hệ số khuyếch tán đã được hiệu chỉnh ở mục 4.2.
So với mạng tính toán sử dụng trong mục 4.2, khi tính toán nguồn ô nhiễm do các họat động nuôi trồng thủy sản cần thêm một số các kênh thải từ các khu vực nuôi tôm tập trung cũng như bổ sung các tài liệu khảo sát mới nhất về các vị trí xả thải trong đợt thực địa từ ngày 25/11-2/12/2007.
Để xây dựng mạng thủy lực phục vụ tính toán lan truyền ô nhiễm bằng mô hình MIKE 11, các tài liệu sau đây đã được sử dụng:
1. Tài liệu địa hình:
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50 000 của Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (2006) - Tài liệu mặt cắt ngang và trắc dọc các hệ thống sông chính tỉnh Quảng Trị: sông Bến Hải từ Gia Vòng đến Cửa Tùng, sông Sa Lung từ cầu đường sắt Sa Lung đến cầu Hiền Lương, sông Thạch Hãn từ đập Thạch Hãn đến Cửa Việt, sông Cam Lộ từ cầu Cam Tuyền đến Đông Hà, sông Cánh Hòm từ cống Xuân Hòa đến cống Mai Xá, và sông Vĩnh Định từ đập Việt Yên đến cầu Hội Yên II.
- Các tài liệu đo đạc bổ sung trong đợt khảo sát từ ngày 25/11-2/12
2.Tài liệu thủy văn và chất lượng nước:
Tài liệu thủy văn tại các biên trên và biên dưới lấy tương tự như khi tính toán xâm nhập mặn. Các tài liệu về nguồn xả do nuôi trồng thủy sản bao gồm:
- Vị trí và diện tích đầm nuôi, dung tích nước đầm nuôi, thời gian và vị trí xả thải vào hệ thống kênh, vị trí kênh đổ vào hệ thống sông chính
- Các yếu tố chất lượng nước trong đầm được thu thập qua các đợt khảo sát chuyên đề từ ngày 7-15/8/2007 và từ 25/11-2/12/2007, các đợt khảo sát định kỳ trong các tháng IV-10/2007, và kế thừa một số các báo cáo trước.
Trong đó, mạng thủy lực, các thông số độ nhám lòng sông, bãi sông, hệ số khuyếch tán chất hòa tan và lan truyền được giữ nguyên như bộ thông số đã kiểm định ở mục 4.2.3.
Đối với các hoạt động nuôi trồng thủy sản, mà cụ thể trong nghiên cứu này đi sâu nghiên cứu về hoạt động nuôi tôm nước mặn, lợ, sự tác động tiêu cực đến môi trường nước diễn ra liên tục gần như trong suốt cả thời kỳ sinh trưởng của tôm do các hoạt động thay nước. Đối với diễn biến của chất lượng nước trong mỗi đầm nuôi, đã có nhiều công trình nghiên cứu tiêu biểu như: Bùi Lai và các cộng sự (2003), Trott và Alongi (2000), Guerrero và cộng sự (1999), Quan Thi Quynh Dao và cộng sự (2004). Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ô nhiễm nước trong đầm nuôi diễn ra thông qua hai quá trình: ô nhiễm hóa học và ô nhiễm hữu cơ. Ô nhiễm hóa học xuất phát từ các hóa chất, thuốc trị bệnh, thuốc kháng sinh sử dụng cho tôm còn ô nhiễm hữu cơ là quá trình ô nhiễm nội sinh. Ô nhiễm nội sinh do 3 yếu tố cấu thành: thức ăn dư thừa, phân và dịch thải từ tôm nuôi. Tốc độ ô nhiễm môi trường nước trong đầm nuôi cũng có những biến đổi khác nhau theo thời gian tùy theo các quy trình và mô hình nuôi tôm khác nhau, (Bùi Lai và các cộng sự, 2003).
Với các mô hình nuôi tôm phổ biến hiện nay ở khu vực Quảng Trị, cách xử lý ô nhiễm đầm nuôi đơn giản nhất là thay nước khi các chỉ số sinh hóa vượt quá tiêu chuẩn cho phép hoặc theo chu kỳ được khuyến cáo, hoặc đơn giản chỉ là theo kinh nghiệm của chủ đầm nuôi. Qua khảo sát hiện trạng và điều tra của nhóm nghiên cứu từ ngày 25/11-1/12/2007 đối với 20 hộ nuôi tiêu biểu thuộc tất cả các xã, phường có nuôi tôm (thuộc các huyện Vĩnh Linh, Gio Linh, Triệu Phong, TX Đông Hà), đối với hoạt động nuôi tôm sú thì quy trình thay, xả nước diễn đã được mô tả chi tiết trong mục 3.1.2, chương 3.
Theo đó, vào thời kỳ đầu khi mới thả tôm giống, mật độ sinh khối theo thể tích còn thấp, nồng độ phân, dịch thải cũng như thức ăn dư thừa thấp, hiện tượng ô nhiễm chưa xuất hiện. Bắt đầu từ tháng thứ 3 và tháng cuối cùng của vụ nuôi tôm thì nước thường bị ô nhiễm nặng, tần suất thay nước tăng lên, tổng lượng thay nước tăng lên. Trên cơ sở đó, để mô phỏng hiện trạng và dự báo tình hình ô nhiễm do các hoạt động nuôi tôm nước mặn, lợ đến môi trường nước sông, nghiên cứu này tập trung tính toán tổng lượng thải theo các giai đoạn có nhiều tác động đến môi trường: Giai đoạn 1: tháng thứ 3, thay 75% thể tích ao nuôi trong vòng 1 tháng, các lần thay cách đều nhau, trung bình mỗi lần thay khoảng 25% thể tích ao
Giai đoạn 2: đầu tháng thứ tư, thay 75% thể tích ao nuôi trong vòng 15 ngày cách đều nhau, sau đó giữ nguyên 15 ngày trước thu hoạch
Giai đoạn 3: xả hoàn toàn 100% thể tích ao nuôi ngay sau thu hoạch
Tổng lượng nước xả thải và lưu lượng xả ra sông, hồ sẽ được tính toán từ diện tích nuôi tôm nước mặn, lợ đã điều tra 2007. Kết quả trình bày trong bảng 4.4 và 4.5.
Bảng 4.4 Tổng lượng nước xả thải từ các đầm nuôi tôm nước mặn, lợ ra các hệ thống sông 2007
TT Khu vực nuôi Vị trí Diện tích
(1000m2 ) Tổng lượng nước (1000m3 ) 1 BH1 Vĩnh Sơn 135,00 162,00 2 BH2 Vĩnh Sơn 776,50 931,80 3 BH3 Trung Hải 51,91 62,29 4 BH4 Vĩnh Sơn – Vĩnh Lâm 1585,00 1902,00 5 BH5 Vĩnh Lâm – Vĩnh Thành 259,61 311,53 6 BH6 Trung Hải – Vĩnh Thành – Vĩnh Giang 972,13 1166,56
7 BH7 Trung Hải – Vĩnh Giang 162,10 194,52
8 BH8 Trung Giang - Cửa Tùng 345,01 414,01
9 TH1 Cửa Việt 795,10 954,12
10 TH2 Triệu Phước 1808,34 2170,01
11 TH3 Gio Mai 730,35 876,42
12 TH4 Triệu Độ - Triệu Phước 529,12 634,94
13 TH5 Gia Độ 273,99 328,79
14 TH6 Đông Lễ 88,40 106,08
Bảng 4.5Lưu lượng nước xả thải qua các thời kỳ sinh trưởng của tôm
Lưu lượng nước xả m3 s
TT Khu vực nuôi Diện tích (1000m2) Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Ghi chú 1 BH1 135,00 0.094 0.094 0.188 2 BH2 776,50 0.539 0.539 1.078 3 BH3 51,91 0.036 0.036 0.072 4 BH4 1585,00 1.101 1.101 2.201 5 BH5 259,61 0.180 0.180 0.361 6 BH6 972,13 0.675 0.675 1.350 7 BH7 162,10 0.113 0.113 0.225 8 BH8 345,01 0.240 0.240 0.479 9 TH1 795,10 0.552 0.552 1.104 10 TH2 1808,34 1.256 1.256 2.512 11 TH3 730,35 0.507 0.507 1.014 12 TH4 529,12 0.367 0.367 0.735 13 TH5 273,99 0.190 0.190 0.381 14 TH6 88,40 0.061 0.061 0.123 15 TH7 138,78 0.096 0.096 0.193
những thay đổi. Xu thế biến đổi nồng độ ô nhiễm trong ao theo các giai đoạn được trích trong báo cáo của Quan Thi Quynh Dao và các cộng sự. Tuy nhiên, nghiên cứu đó chủ yếu dựa trên số liệu đo đạc tại Thái Bình, vì thế so với khu vực nghiên cứu có những khác biệt về giá trị. Để có thể hình thành bộ số liệu dành cho tính toán mô hình, nghiên cứu này đã sử dụng giá trị nồng độ các chất ô nhiễm trong tháng VII theo thực đo chất lượng nước thải từ ao nuôi tôm ở Triệu Phước (7/2005 – Trung tâm Quan trắc Môi trường Quảng Trị). Sau đó dùng hàm quan hệ theo thời gian của Quan Thi Quynh Dao và các cộng sự để tính toán nồng độ chất ô nhiễm theo chu kỳ sinh trưởng của tôm (theo các giai đoạn) như được trình bày trong bảng 4.6.
Bảng 4.6Nồng độ chất ô nhiễm theo các thời kỳ sinh trưởng của tôm Nồng độ (mg/l)
TT Chỉ tiêu môi trường
GĐ1 GĐ2 GĐ3 Ghi chú 1 BOD5 66.8 84.6 106.8 2 COD 240.0 294.4 350.0 3 NO2 0.207 0.207 0.207 4 Tổng Nitơ 1.76 1.91 2.16 5 Tổng Phốt-pho 0.3 0.55 0.7
Từ các số liệu trên, tải lượng các chất ô nhiễm gia nhập vào hệ thống được tính toán và đưa vào trong mô hình như là các biên nội của hệ thống tại các vị trí tương ứng với vị trí ao nuôi. Do đặc tính của các vùng nuôi tôm nước mặn, lợ bán thâm canh trên địa bàn đều nằm dọc sông (chủ yếu là dọc hai sông chính Bến Hải và Thạch Hãn), hầu hết các đầm nuôi đều bơm nước trực tiếp trong đầm ra sông, chỉ có rất ít các khu nuôi có kênh xả tập trung, vì thế trong mô hình với các khu nuôi có diện tích nhỏ, các nguồn ô nhiễm được đưa vào dạng nguồn điểm (point source) ở trung tâm khu nuôi, còn với các khu nuôi kéo dài dọc sông (trên 1km) thì nguồn ô nhiễm đưa vào dạng nguồn phân bố đều theo chiều dọc sông (distributed source).