mô hình MIKE11
Như đã trình bày trước đây, mô đun sinh thái (ECOLab) trong mô hình MIKE 11 giải quyết khía cạnh chất lượng nước trong sông tại những vùng bị ảnh hưởng bởi các hoạt động dân sinh kinh tế... Mô đun này phải được đi kèm với mô đun tải - khuyếch tán (AD), điều này có nghĩa là mô đun sinh thái giải quyết các quá trình biến đổi sinh học của các hợp chất trong sông còn mô đun tải - khuyếch tán (AD) được dùng để mô phỏng quá trình truyền tải khuyếch tán của các hợp chất đó.
Với mục tiêu “Xác định, khoanh vùng khả năng tiếp nhận nguồn nước thải của các tuyến sông lớn, sông chính trên địa bàn toàn tỉnh Cà Mau”, báo cáo đã ứng dụng mô đun sinh thái (ECOLab) trong mô hình MIKE 11 để tính toán chất lượng nước cho hệ thống sông thuộc tỉnh Cà Mau.
Mô đun sinh thái (ECOLab) trong mô hình MIKE 11 có nhiều lựa chọn để mô phỏng các thông số khác nhau, tuy nhiên căn cứ theo điều kiện hiện trạng, tình hình số liệu và mục đích sử dụng, báo cáo đã lực chọn Temple “MIKE11 WQ model without
oxygen” để mô phỏng, tính toán các chỉ tiêu chất lượng nước, bao gồm: BOD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- và Colifrom.
Hình 3.20: Mô-đun lựa chọn để mô phỏng chất lượng nước
Hình 3.21: Chỉ tiêu chất lượng nước được mô phỏng trong Mô-đun lựa chọn 3.1.1 Số liệu đầu vào
Số liệu đầu vào cho mô hình chất lượng nước gồm 2 dữ liệu chính là dữ liệu thủy lực và dữ liệu về nồng độ, tải lượng các chất ô nhiễm. Số liệu thủy lực được lấy từ mô hình thủy lực cho các sông ở tỉnh Cà Mau. Số liệu nồng độ, tải lượng các chất ô nhiễm được lấy từ dữ liệu điều tra khảo sát các nguồn thải chính trên địa bàn tỉnh Cà Mau. Nguồn thải tại Cà Mau gồm các nguồn chính: Sinh hoạt, bệnh viện, chăn nuôi và công nghiệp. Kết quả tính toán tải lượng các chất ô nhiễm thực tế có trong nước thải từ các KCN, CCN, các cơ sở sản xuất có lượng xả thải trên 10m3/ngày.đêm, các cơ sở y
tế, chăn nuôi và sinh hoạt trên địa bàn tỉnh được tổng hợp trong nội dung tính toán tải lượng.
Số liệu biên đầu vào chất lượng nước được lấy từ số liệu quan trắc chất lượng nước hàng năm của Sở Tài nguyên và Môi trường. Số liệu quan trắc tại các vị trí trên một số sông chính và sông nội đồng với tần suất quan trắc 4 lần/năm.
3.4.2 Kết quả hiệu chỉnh mô hình CLN
Với các điều kiện thủy lực từ mô hình MIKE 11 và các biên chất lượng nước, các thông số tải lượng ô nhiễm đã được tiến hành hiệu chỉnh mô hình chất lượng nước trong tháng 4, 5 năm 2020. Các vị trí được hiệu chỉnh được lấy theo các vị trí có điểm quan trắc chất lượng nước hàng năm.
Vị trí các điểm hiệu chỉnh được trình bày trong bảng dưới:
Bảng 0.1: Vị trí hiệu chỉnh mô hình chất lượng nước
STT Kí hiệu nút
kiểm tra Sông
Tọa độ
X Y
QT 01 - 1 Kênh xáng Cà Mau – Bạc Liêu 579073 1013339 QT 02 - 1 Kênh xáng Quản
Lộ - Phụng Hiệp 576092 1018038
QT 03 - 1 Cà Mau – Tắc Thủ 568060 1018310
QT 04 - 1 Gành Hào 572474 1011541
QT 05 - 1 Mương Điều 515378 1001604
QT 06 - 1 Kênh xáng Lương Thế Trân 567825 1011193
QT 07 - 1 Ông Đốc 564620 1015569 QT 08 - 1 Ông Đốc 557608 1007042 QT 09 - 1 Ông Đốc 549382 1002194 QT 10 - 1 Ông Đốc 538203 999854 QT 11 - 1 Cái Tàu 560677 1023410 QT 12 - 1 Cái Tàu 554000 1038455
Hình 3.22: So sánh kết quả tính toán và thực đo BOD tại các điểm đo nước mặt tháng 4 năm 2010
Hình 3.23: So sánh kết quả tính toán và thực đo No3- tại các điểm đo nước mặt tháng 4 năm 2010
Hình 3.24: So sánh kết quả tính toán và thực đo PO43- tại các điểm đo nước mặt tháng 4 năm 2010
Hình 3.25: So sánh kết quả tính toán và thực đo BOD tại các điểm đo nước mặt tháng 5 năm 2010
Hình 3.26: So sánh kết quả tính toán và thực đo No3- tại các điểm đo nước mặt tháng 5 năm 2010
Hình 3.27: So sánh kết quả tính toán và thực đo PO43- tại các điểm đo nước mặt tháng 5 năm 2010 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các hình từ 3.22 đến 3.27 cho thấy, sự so sánh giữa tính toán và thực đo tại các vị trí trên các sông Cái Tàu, Ông Đốc, Ghềnh Hào, Mương Điêu, Cà Mau – Tắc Thủ,
Kênh Xáng Quản Lộ, Kênh Sáng Cà Mau, Kênh xáng Lương Thế Trần. Các kết quả cho thấy tương quan trung bình giữa tính toán và thực đo với các chất DO, BOD5, NH4+, NO3- và PO43- lần lượt là: 14,25%, 14,6%, 21,98%, 21,03% và 23,28%. Do đó có thể thấy sự phù hợp giữa tính toán và thực đo. Với các giá trị tương quan này hoàn toàn có thể sử dụng tính toán đánh giá kiểm định mô hình.
Kết quả kiểm định mô hình CLN
Áp dụng bộ thông số chất luọng nước để tính toán cho trường hợp kiểm định mô hình chất lượng nước. Thời gian kiểm định mô hình là thangs 6 năm 2020, số liệu kiểm định và đầu vào được sử dụng từ các kết quả quan trắc chất lượng nước sông trên địa bàn tỉnh và giá trị các thông số tải lượng ô nhiễm đổ vào sông.
Các kết quả kiểm định mô hình cho các sông Cái Tàu, Ông Đốc, Ghềnh Hào, Mương Điêu, Cà Mau – Tắc Thủ, Kênh Xáng Quản Lộ, Kênh Sáng Cà Mau, Kênh xáng Lương Thế Trần với các thông số BOD5, NH4+, NO3- và PO43- được thể hiện trong các hình dưới.
Các hình từ 3.28 đến 3.30 cho thấy, sự so sánh giữa tính toán và thực đo tại các vị trí trên các sông Cái Tàu, Ông Đốc, Ghềnh Hào, Mương Điêu, Cà Mau – Tắc Thủ, Kênh Xáng Quản Lộ, Kênh Sáng Cà Mau, Kênh xáng Lương Thế Trần vào thời kỳ kiểm định mô hình. Với các kết quả tính toán thì sự tương quan giữa tính toán và thực đo với các chất các chất BOD5, NH4+, NO3- và PO43- lần lượt là: 14,76%, 20,88%, 25,89%, 26,05% và 25,84%. Với các kết quả này có thể thấy các tính toán có độ tin cậy cao.
Với giá trị hiệu chỉnh và kiểm định của các chất từ 14,5% - 26,05% cho thấy sự phù hợp giữa tính toán và thực đo trong quá trình hiệu chỉnh và kiểm định. Từ đó cho thấy việc mô phỏng chất lượng nước cho 2 thời kỳ hiệu chỉnh và kiểm định có độ tin cậy cao, hoàn toàn có thể áp dụng vào cho các bài toán khác.
Hình 3.28: So sánh kết quả tính toán và thực đo BOD tại các điểm đo nước mặt tháng 6 năm 2010
Hình 3.29: So sánh kết quả tính toán và thực đo No3- tại các điểm đo nước mặt tháng 6 năm 2010
Hình 3.30: So sánh kết quả tính toán và thực đo PO43- tại các điểm đo nước mặt tháng 6 năm 2010
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI CỦA CÁC SÔNG CHÍNH TRÊN ĐỊA
BÀN TỈNH CÀ MAU 4.1 Phương pháp đánh giá
Do tất cả các sông chính thuộc địa bản tỉnh Cà Mau đều chịu ảnh hưởng của thủy triều, nên việc đánh giá sức chịu tải nguồn nước sông sẽ được áp dụng tại Mục 3.4 (Bước HT-4) của Quyết định số 154/QĐ-TCMT ngày 15/02/2019 của Tổng Cục Môi trường [34] về việc ban hành hướng dẫn kỹ thuật tính toán sức chịu tải nguồn nước sông.
Phương pháp tính toán chi tiết áp dụng cho các sông trên địa bàn tỉnh Cà Mau sẽ sử dụng mô hình MIKE 11 kết hợp với mô đun sinh thái (Ecolab) để tính toán, với các thiết lập và các thông số tính toán cho mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định trong phần 3.4 của báo cáo cho tính toán thủy lực và tính toán chất lượng nước.
Theo hướng dẫn của Quyết định số 154/QĐ-TCMT ngày 15/02/2019, đối với khu vực chịu ảnh hưởng của thủy triều thì việc xác định dòng chảy trung bình của sông trong mùa kiệt là không dễ dàng, nhất là đối với Cà Mau - tỉnh giáp với biển nên đây là khu vực chịnh ảnh hưởng triều rất lớn. Vì vậy, việc ứng dụng mô hình để việc tính toán sức chịu tải cho các sông ở trong trường hợp này là rất cần thiết. Các bước tính toán sức chịu tải cho các sông chính trên địa bàn tỉnh Cà Mau được áp dụng như sau:
- Lựa chọn thời gian tính toán: Được chọn trong tháng có giá trị dòng chảy trung bình nhỏ nhất năm. Tháng được chọn tính toán là tháng 2/2020 là tháng có mực nước trung bình thấp nhất trong năm.
- Lựa chọn các sông tính toán: Các sông được tính toán trong phần này là các sông chính trên địa bàn tỉnh Cà Mau và là các sông tiếp nhận nguồn xả nước thải từ tỉnh Cà Mau vào: sông Cái Tàu, Ông Đốc, Ghềnh Hào, Mương Điêu, Cà Mau – Tắc Thủ, Kênh Xáng Quản Lộ, Kênh Sáng Cà Mau, Kênh xáng Lương Thế Trần.
- Lựa chọn điểm giám sát: Do các sông chịu ảnh hưởng bởi thủy triều nên xuất hiện dòng chảy ngược, do đó điểm đại diện rất khó xác định, báo cáo đề xuất xác định giá trị trung bình trên sông để đánh giá.
- Lựa chọn quy chuẩn: Quy chuẩn được đưa ra so sánh là QCVN 08- MT:2015/BTNMT [35]. Căn cứ theo mục đích sử dụng nước:
+ Sông Ông Đốc, Mương Điêu, Ghành Hào: có mục đích sử dụng cho cấp nước sinh hoạt (trên các tuyến sông này có hoạt động của các nhà máy/ các trạm cấp nước), nên sẽ áp dụng Cột A2 (Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp) trong QCVN 08-MT:2015/BTNMT;
+ Sông Cái Tàu, Cà Mau – Tắc Thủ, Kênh Xáng Quản Lộ, Kênh Sáng Cà Mau, Kênh xáng Lương Thế Trần: không có mục đích sử dụng cho cấp nước sinh hoạt, nên sẽ xem xét áp dụng Cột B1 (Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự) trong QCVN 08-MT:2015/BTNMT.
- Thông số tính toán sức chịu tải: BOD5; Tổng Nitơ; Tổng Phốtpho. Giá trị COD sẽ được tính trong phần tính trực tiếp.
- Xác định các nguồn thải chảy vào đoạn sông: Dựa trên số liệu nguồn thải được tính toán từ trên, xác định các nguồn thải chảy vào các sông chính.
- Thiết lập các giá trị nguồn thải mới cho các sông chính bằng với: 0%, 25%, 50% và 75% giá trị của nguồn thải hiện tại. Xây dựng đường tương quan giữa tải lượng ô nhiễm phát sinh và chất lượng nước của các sông dựa vào kết quả của mô hình tính toán. Giá trị tải lượng ô nhiễm trên sông tại điểm giá trị tính toán chất lượng nước sông bằng với quy chuẩn môi trường chính là sức chịu tải của đoạn sông đó.
4.2 Số liệu đầu vào
Dựa trên các bước tính toán nhằm xác định sức chịu tải của các sông chính trên địa bàn tỉnh Cà Mau (như trình bày mục trên) có thể thấy, dữ liệu quan trọng nhất gồm 02 dữ liệu chính: dữ liệu về thủy lực và dữ liệu về nguồn thải của các sông chính.
Dữ liệu thủy lực được tính toán từ mô hình MIKE 11 đã được thiết lập ở mục 3.4, thời gian tính toán cho việc xác định sức chịu tải cho các đoạn sông được chọn là
tháng 02/2020 (tháng xuất hiện dòng chảy kiệt trong năm). Các biên lưu lượng, mực nước được trích xuất từ mô hình MIKE 11 để làm đầu vào cho tính toán này.
Lượng nguồn thải đổ vào các sông chính được tính toán dựa trên dữ liệu về nguồn thải, sau đó sẽ được đưa vào mô hình chất lượng nước. Dữ liệu nguồn thải theo các kịch bản được tính bằng 0%, 25%, 50%, 75% giá trị tải lượng thải hiện tại, sau đó được dùng để tính toán đánh giá sức chịu tải của các sông chính.
Nguồn thải tại Cà Mau gồm các nguồn chính: Sinh hoạt, bệnh viện, chăn nuôi và công nghiệp. Kết quả tính toán tải lượng các chất ô nhiễm thực tế có trong nước thải từ các KCN, CCN, các cơ sở sản xuất có lượng xả thải trên 10m3/ngày.đêm, các cơ sở y tế, chăn nuôi và sinh hoạt trên địa bàn tỉnh được tổng hợp trong chương trên. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phân đoạn sông: Việc phân đoạn sông để đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của sông được thực hiện trên cơ sở các căn cứ theo theo Khoản 1, Khoản 2, Điều 5 Thông tư số 76/2017/TT-BTNMT:
1. Việc phân đoạn sông để đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của sông được thực hiện trên cơ sở các căn cứ sau:
a) Vị trí nhập lưu, phân lưu trên sông;
b) Chức năng nguồn nước, mục đích sử dụng nước của sông; vị trí các công trình khai thác, sử dụng nước, xả nước thải; vị trí công trình hồ chứa, công trình điều tiết nước trên sông;
c) Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất ứng với độ mặn 4,0‰ đối với các đoạn sông bị ảnh hưởng của thủy triều;
d) Yêu cầu về bảo tồn, phát triển hệ sinh thái thủy sinh, giá trị lịch sử, văn hóa, du lịch, tín ngưỡng có liên quan đến nguồn nước;
đ) Đối với các sông liên quốc gia, liên tỉnh, ngoài việc căn cứ quy định tại các Điểm a, b, c và Điểm d Khoản này, còn phải căn cứ vào đường biên giới quốc gia, địa giới hành chính cấp tỉnh.
2. Đoạn sông được xác định như sau:
a) Một (01) đoạn sông được xác định bởi hai (02) mặt cắt liền kề có chiều dài từ 10km trở lên, trừ trường hợp quy định tại Điểm b và Điểm c Khoản này.
Trường hợp khi xác định mà đoạn sông có chiều dài dưới 10km thì căn cứ vào mức độ biến đổi lưu lượng dòng chảy, mục đích sử dụng nước, yêu cầu bảo vệ nguồn nước xem xét ghép chung với đoạn sông liền kề;
b) Đối với đoạn sông bị ảnh hưởng của thủy triều mà có chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất ứng với độ mặn 4,0‰ thì được phân thành một đoạn;
c) Trường hợp sông chảy qua đô thị, khu bảo tồn đa dạng sinh học, khu bảo tồn giá trị văn hóa có liên quan đến nguồn nước thì được xem xét phân thành một đoạn.
Từ căn cứ trên, các sông lớn được phân đoạn như sau:
Bảng 4.2: Phân vùng đoạn sông tính toán
Tên Ký hiệu
Chiều dài (km)
Bắt đầu kết thúc Mục tiêu chức năng
S«ng C¸i
Tµu CaiTau_1 12.14
Nhập lưu sông U minh - Khánh Hội và sông Cài Tàu
Cầu Khai Hoang
Trữ nước mưa phục vụ sản xuất và tiêu úng trong các ô bao nhỏ lẻ
S«ng C¸i
Tµu CaiTau_2 10.40 Cầu Khai Hoang
Nhập lưu sông Cái Tàu và sông Ông Đốc Trữ nước mưa phục vụ sản xuất và tiêu úng trong các ô bao nhỏ lẻ S«ng Gµnh Hµo 1 GanhHa o1 8.41
Điểm dao sông Tắc Thủ - Kênh Tắc Thủ
Điểm giao sông Ghềnh Hào và Kênh xáng Lương Thế Trân
Ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu úng, xổ phèn phục vụ luân canh một vụ lúa trên đất nuôi tôm; cung cấp và tiêu thoát nước mặn phục vụ NTTS, tiêu thoát nước thải phục vụ cho sản xuất S«ng Gµnh Hµo 2 GanhHa o2 5.16
Điểm giao sông Ghềnh Hào và Kênh Lương Thế Trân
Điểm giao Sông Ghềnh Hào Và Sông Mương Điều (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu úng, xổ phèn phục vụ luân canh một vụ lúa trên đất nuôi tôm; cung cấp và tiêu thoát nước mặn phục vụ NTTS, tiêu thoát nước thải phục vụ cho sản xuất, cung cấp nước sinh hoạt
Kªnh X¸ng Cµ Mau - B¹c Liªu KenhXa ng_1 14.79 Giao địa phần Tỉnh Cà Mau - Bạc Liêu
Giao với sông Ghềnh Hào
Nguồn cấp cho thủy sản mặn, giao thông thủy, sinh hoạt Kªnh x¸ng Qu¶n Lé - Phông HiÖp KenhXa ngQL_1 7.11 Giao địa phần Tỉnh Cà Mau - Bạc Liêu
Giao với Kinh Ông Tơ - Kênh Quảng Lộ - Phùng Hiệp
Ngăn mặn giữ ngọt,