4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.1 Thu thập, phân tích và đánh giá hiện trạng số liệu
Bài toán chất lƣợng nƣớc yêu cầu một danh mục gồm rất nhiều các số liệu phục vụ cho công tác tính toán, cụ thể trong luận văn này là bài toán đối với dòng chảy một chiều không ổn định trong kênh dẫn tự nhiên, do đó các yêu cầu về mặt số liệu bao gồm số liệu thuỷ văn, thuỷ lực và chất lƣợng nƣớc. Hiện trạng số liệu thu thập đƣợc tại lƣu vực sông trên nhƣ sau :
Hệ thống sông nghiên cứu trong lƣu vực sông Nhuệ Đáy gồm các con sông chính: sông Hồng, sông Nhuệ, sông Đáy, sông Đào, sông Đuống, sông Luộc, sông Ninh Cơ, sông Trà Lý và sông Hoàng Long. Trong đó, thƣợng nguồn sông Nhuệ nối với sông Hồng tại cống Liên Mạc. Hạ lƣu sông Nhuệ nối với sông Đáy tại thị xã Phủ Lý. Hạ lƣu sông Hoàng Long nối với sông Đáy tại Gián Khẩu.Hạ lƣu sông Đào nối với sông Đáy.
Hai con sông đƣợc nghiên cứu chính trong lƣu vực này là sông Nhuệ và sông Đáy, tuy nhiên có thể thấy sơ đồ hay miền tính toán đã đƣợc mở rộng thêm ra một số con sông khác trong khu vực,trong đó chủ yếu là sông Hồng bởi các lý do sau:
+Do thiếu số liệu lƣu lƣợng thực đo trên sông Nhuệ dùng làm biên đầu vào cho mô hình thuỷ lực và tính toán chất lƣợng nƣớc.
+Nguồn nƣớc của các sông trên cung cấp cho sông Nhuệ, sông Đáy là đáng kể.
+ Sông Hồng là hệ thống sông lớn nhất miền Bắc nên việc mở rộng miền tính, kết nối các con sông trong khu vực nghiên cứu với các hệ thống sông, nhất là sông Hồng nhƣ ở trong trƣờng hợp này là xu hƣớng tất yếu. Khi đó việc kết nối dòng chảy giữa sông Hồng và sông Nhuệ thông qua vận hành cống Liên Mạc.
Các số liệu đã thu thập đƣợc trên lƣu vực sông Nhuệ - Đáy gồm:
a. Số liệu thủy văn, thủy lực
- Số liệu mặt cắt: Toàn bộhệthống sông trong khu vực nghiên cứu có 8 con sông với 333 mặt cắt, trong đó:
Sông Hồng: 131 mặt cắt ( Từ trạm Sơn Tây - trạm Ba Lạt)
Sông Nhuệ: 43 mặt cắt (Từ cống Liên Mạc - Phủ Lý) Sông Đáy: 96 mặt cắt (Từ trạm Ba Thá - trạm Nhƣ Tân)
Sông Hoàng Long: 14 mặt cắt (Từ trạm Hƣng Thi – trạm Gián Khẩu) Sông Đào: 10 mặt cắt (Từ trạm Nam Định – sông Đáy)
Sông Ninh Cơ: 25 mặt cắt( Từ ngã ba sông Hồng – Ninh Cơ đến trạm Phú Lễ. Sông Luộc: 5 mặt cắt
Số liệu mặt cắt đƣợc dùng trong tính toán chủ yếu do Tổng cục Khí tƣợng Thuỷ văn cũ (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng) đo đạc năm 2000, trừ sông Nhuệ, đo năm 1990 và sông Hoàng Long, sông Đáy đo năm 1999. Nói chung số liệu mặt cắt sử dụng trong mô hình có độ tin cậy tƣơng đối cao, chỉ có sông Nhuệ do thời gian đo đạc đã lâu nên độ chính xác có giảm đi do các sông hàng năm luôn luôn có sự biến động về địa hình.
- Số liệu lưu lượng: Số liệu về lƣu lƣợng đƣợc dùng để làm điều kiện biên trên hoặc để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. Danh sách các trạm thủy văn và mục đích sử dụng số liệu lƣu lƣợng tại các trạm đó nhƣ trong Bảng 2.1. Danh sách các trạm thủy
văn trên lƣu vực sông Nhuệ, sông Đáy có sử dụng số liệu lƣu lƣợng.
Bảng 2.1: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lƣu vực sông Nhuệ, sông Đáy có sử dụng số liệu lƣu lƣợng
Tên trạm Thời gian sử dụng Mục đích sử dụng
Sơn Tây 01/1/2012 – 31/12/2015 Biên trên- Mô phỏng dòng chảy (sông Hồng)
Ba Thá 01/01/1976 – 31/12/1978 Hiệu chỉnh mô hình mƣa dòng chảy (sông Đáy)
01/01/1972 – 31/12/1973 Kiểm định mô hình mƣa dòng chảy Ba Thá 01/1/2012 – 31/12/2015 Biên trên – Mô phỏng dòng chảy (sông Đáy)
HƣngThi 01/01/1973 – 31/12/1975 Hiệu chỉnh mô hình mƣa dòng chảy (sông Bôi) 01/01/1976 – 31/12/1977 Kiểm định mô hình mƣa dòng chảy HƣngThi 01/1/2012 – 31/12/2015 Biên trên- Mô phỏng dòng chảy (sông Bôi)
Do thời gian gần đây, các trạm thuỷ văn Ba Thá và Hƣng Thi không tiến hành đo đạc lƣu lƣợng nƣớc trên sông nữa, vì vậy số liệu lƣu lƣợng thực đo tại hai trạm trên thời gian gần đây không có, tác giả tiến hành khôi phục các số liệu lƣu lƣợng tại các trạm trên từ mô hình mƣa dòng chảy. Chỉ có số liệu lƣu lƣợng tại trạm Sơn Tây là số liệu thực đo.
Hình 2.1: Sơ đồ vị trí các trạm khí tƣợng thủy văn trong khu vực nghiên cứu
- Số liệu mực nước: Sốliệu mực nƣớc quan trắc tại các trạm thuỷ văn đƣợc
dùng làm điều kiện biên dƣới hoặc để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. Số liệu mực nƣớc dùng trong tính toán đƣợc đo tại các trạm thuỷ văn theo bƣớc thời gian 1 giờ. Các trạm thủy văn có số liệu mực nƣớc đƣợc sử dụng bao gồm: Hƣng Yên; Hà Nội; Thƣợng Cát; Ninh Bình; Phủ Lý; Nhƣ Tân; Ba Lạt; Phú Lễ; Triều Dƣơng và Định Cƣ.
- Số liệu khí tượng: Sốliệu khí tƣợng bao gồm số liệu mƣa và bốc hơi đƣợc
dùng để phục vụ cho mô hình mƣa – dòng chảy (NAM) nhƣ vừa nêu trên. Các số liệu khí tƣợng đóng vai trò làm biên đầu vào trong mô hình mƣa - dòng chảy. Các trạm đo mƣa và bốc hơi sử dụng trong tính toán dòng chảy trên 2 lƣu vực cần khôi phục số liệu
đƣợc liệt kê trong Bảng 2.2 và trọng số của các trạm mƣa đƣợc tính theo phƣơng pháp
đa giác Thiessen Bảng 2.3 và Bảng 2.4.
Bảng 2.2: Các trạm đo mƣa và bốc hơi đƣợc sử dụng để tính toán dự báo thuỷ văn cho các trạm thƣợng nguồn hệ thống sông Đáy, sông Hoàng Long
Lƣu vực Vị trí Diện tích Trạm bốc hơi Trạm đo mƣa
cửa ra (km2) sử dụng sử dụng
Thƣợng nguồn Trạm TV 764 Nho Quan, Hƣng Thi, Lâm
sông Hoàng Long Hƣng Thi Hoà Bình Sơn,Ba Thá
Thƣợng nguồn Trạm TV 1416 Nho Quan, Hƣng Thi, Lâm
sông Đáy Ba Thá Hoà Bình Sơn,Ba Thá
b. Số liệu chất lượng nước
Số liệu quan trắc chất lƣợng nƣớc mặt trên lƣu vực sông Nhuệ- Đáy đƣợc dùng làm biên trên, biên dƣới và hiệu chỉnh, kiểm định mô hình chất lƣợng nƣớc. Các số liệu này đƣợc đo đạc đồng thời tại các điểm quan trắc với tần suất 12 lần/năm. Thời gian quan trắc sử dụng trong tính toán hiệu chỉnh mô hình từ 3/2012 đến tháng 5/2015. Các chỉ tiêu chất lƣợng nƣớc đƣợc tiến hành đo đạc bao gồm: Oxy hoà tan (Dissolved Oxygen – DO); Nhu cầu oxy sinh hoá (Biological Oxygen Demand - BOD); Tổng Nitơ (Total Nitrogen); Tổng Photpho (Total Phosphorus); Tổng Coliform (Total Coliform).
c. Số liệu các nguồn gây ô nhiễm chất lượng nước
Theo thống kê sơ bộ thì trong phạm vi lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy có tới 700 nguồn thải công nghiệp, sản xuất thủ công nghiệp làng nghề, bệnh viện, sinh hoạt.v.v. Trong đó có tới 257 cơ sở chính ảnh hƣởng trực tiếp tới môi trƣờng và nhiều nguồn thải chứa các chất nguy hại và khó phân huỷ nhƣ kim loại nặng, dầu mỡ, dung môi hữu cơ. Một trong những đặc điểm của lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy là nguồn thải từ sinh hoạt chiếm tỉ trọng lớn nhất trong các loại nƣớc thải ra lƣu vực, tiếp đến là nƣớc thải do hoạt động công nghiệp, làng nghề và sản xuất nông nghiệp.v.v.
Hiện nay, trên lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy có khoảng trên 12 triệu dân. Xác định nguồn nƣớc thải do sinh hoạt đƣợc với ƣớc tính lƣợng nƣớc thải bằng 80% lƣợng nƣớc sử dụng và theo định mức WHO tiêu chuẩn cấp nƣớc trung bình cho dân thành thị 120 l/ngƣời.ngày, 0.3-0.6 kg rác thải/ngày và ở vùng ngoại thành là 80 lít nƣớc/ngày, 0.3-0.5 kg rác thải/ngày. Các nguồn đổ thải khác đƣợc xác định dựa trên
tài liệu điều tra, các báo cáo môi trƣờng liên quan trong lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy.