1.3.1. Giới thiệu chung về sông Nhuệ
Sông Nhuệ là một con sông nhỏ, phụ lưu của sông Đáy. Sông dài khoảng 74 km, chảy ngoằn ngoèo gần như theo hướng Bắc Tây Bắc - Nam Đông Nam qua địa phận thành phố Hà Nội và tỉnh Hà Nam. Điểm bắt đầu của sông Nhuệ là cống Liên Mạc, lấy nước từ sông Hồng trong địa phận quận Bắc Từ Liêm (thành phố Hà Nội) và điểm kết thúc của nó là cống Phủ Lý khi hợp lưu vào sông Đáy gần thành phố Phủ Lý (tỉnh Hà Nam phố Phủ Lý (tỉnh Hà Nam). Sông chảy qua các quận, huyện, thị trấn gồm các quận: Bắc Từ Liêm, Nam Từ Liêm, Hà Đông; các huyện gồm: Thanh Trì, Thường Tín, Thanh Oai, Phú Xuyên của thành phố Hà Nội, huyện Duy Tiên của tỉnh Hà Nam và cuối cùng đổ vào sông Đáy ở khu vực thành phố Phủ Lý [10].
Sơng Nhuệ có diện tích lưu vực khoảng 1070 km2, chiếm 13,95 % trong tổng diện tích lưu vực sơng Nhuệ - Đáy. Trên địa bàn Hà Nội, sơng có chiều dài 61,5 km; chiều rộng trung bình của sơng là 30 - 40 m; độ cao đáy sông 0,52 - 2,8 m. Trong tổng lượng dòng chảy trên lưu vực sơng Nhuệ thì tới 85 % có nguồn gốc từ sông Hồng chuyển sang, chỉ 15 % còn lại bắt nguồn từ lưu vực. Ngồi ra, nối sơng Đáy với sơng Nhuệ cịn có các sơng nhỏ như sông La Khê (qua quận Hà Đông), sơng Tơ Lịch, sơng Vân Đình, sơng Duy Tiên, sơng Ngoại Đô [10].
Chế độ thuỷ văn của sông Nhuệ không những chịu ảnh hưởng của các yếu tố mặt đệm trên bề mặt lưu vực, các yếu tố khí hậu mà còn phụ thuộc vào chế độ dòng chảy của nước sông Hồng và các sơng khác. Vì thế mà chế độ thuỷ văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sơng. Dịng chảy trên lưu vực sông phân bố không đều theo không gian và thời gian [10].
Lượng nước trong các tháng mùa lũ rất dồi dào, đặc biệt là tháng 9. Mùa kiệt bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, trong đó kiệt nhất là 3 tháng đầu năm. Đặc biệt là tháng 3 với lượng mưa ít, ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của dịng sơng. Dòng chảy nhỏ nhất trên sông Nhuệ từ 15 - 26 m3/s (tại Hà Đông), lưu tốc trung bình đạt 0,8 m/s [13].
Sự phân bố theo thời gian thể hiện rõ nét thông qua phân phối dòng chảy trong năm. Phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của lượng mưa năm nên dòng chảy trong năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa cạn. Tuy nhiên, việc phân mùa như trên chỉ mang tính trung bình trong từng năm cụ thể. Do sự nhiễu động của chế độ mưa, mùa mưa có thể bắt đầu sớm hơn hoặc kết thúc muộn đến một tháng [10].
Hình 1.8. Bản đồ lưu vực sơng Nhuệ - Đáy trên địa bàn Hà Nội
1.3.2. Hiện trạng chất lượng nước sơng Nhuệ
Nằm ở vị trí địa lý chiến lược, sơng Nhuệ có vai quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của thành phố Hà Nội. Không những đảm nhiệm vai trò cung cấp nước tưới tiêu cho nông nghiệp, sơng Nhuệ cịn là nơi thốt lũ cho sơng Hồng vào mùa mưa, song cũng đồng thời là nơi tiếp nhận nước thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội [12]. Chính vì vậy, chất lượng nước sơng Nhuệ có sự thay đổi nhiều tùy vào mùa và vị trí khác nhau.
Trong khoảng chục năm trở lại đây, tình trạng ơ nhiễm nước sông Nhuệ ngày càng trở nên nghiêm trọng. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thanh Sơn và cộng sự (2011), nước sông Nhuệ chịu ảnh hưởng rất lớn bởi nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp của thành phố Hà Nội. Mùa kiệt chất lượng nước phụ thuộc vào chế độ
vận hành cống Liên Mạc, chế độ xả nước đập Thanh Liệt và chế độ lấy nước tưới của hệ thống thuỷ nông. Nếu cống Liên Mạc mở to, lưu lượng nước sơng Hồng chảy vào lớn thì chất lượng nước ở phía hạ du đươc cải thiện đáng kể do được pha loãng [8]. Ngược lại, nếu cống Liên Mạc đóng hoặc mở với khẩu độ nhỏ, phía Thanh Trì vẫn nhận nước thải sơng Tô Lịch xả vào, dưới hạ lưu sẽ bị sự cố về môi trường nước. Về mùa lũ cống Liên Mạc thường đóng, nước sơng Nhuệ chủ yếu là nước thải thành phố, nước mưa, nước tiêu nơng nghiệp, nhưng được bơm thốt nhanh ra sông Đáy.
Chất lượng nước sông Nhuệ được đánh giá sơ bộ như sau:
- Tại cống Liên Mạc: khi cống mở, nước không bị ô nhiễm hoặc ô nhiễm nhẹ, chất lượng nước giống như nước sơng Hồng, khi cống đóng mức độ ô nhiễm cao hơn nhưng không đáng kể do nước chảy chậm, giảm sự khuếch tán của ôxy trong nước.
- Tại Cầu Diễn, cầu Hà Đông sông Nhuệ cung cấp nước tiêu nông nghiệp của hai quận Bắc Từ Liêm và Nam Từ Liêm, đồng thời tiếp nhận nước thải làng nghề, nước thải sinh hoạt ở hai bên sông, nước bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ, cặn lơ lửng và vi khuẩn.
- Tại cầu Mai Lĩnh, Hà Đơng nhận tồn bộ nước thải của thị xã Hà Đông, hàm lượng chất hữu cơ cao, nồng độ COD trong nước sông vượt quá giới hạn cho phép chất lượng nước mặt loại A từ 2 - 3 lần trong khi nồng độ BOD5 vượt quá giới hạn cho phép chất lượng nước mặt loại A từ 4 - 6 lần, giá trị DO rất thấp chỉ đạt 2,89 mg/l (tháng IV/2003).
- Tại Cầu Tó, huyện Thanh Trì nhận tồn bộ nước thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội xấp xỉ 500.000 m3/ngày đêm, ngồi ra lượng nước thải sản xuất cơng nghiệp và các dịch vụ khác khoảng 250.000 - 300.000 m3/ngày mang theo nhiều chất cặn bã lơ lửng, chất hữu cơ, hoá chất độc hại, vi khuẩn gây bệnh làm cho nước sơng Nhuệ tại Cầu Tó bị ơ nhiễm nặng, nhất là vào mùa kiệt (khi cống Liên Mạc đóng và nước thải
thành phố Hà Nội xả vào, đôi khi xảy ra sự cố môi trường nước ở đoạn sông này. Hàm lượng các chất ô nhiễm đều vượt quá giới hạn cho phép đối với nước mặt loại B).
- Ước tính lượng nước thải từ sinh hoạt và cơng nghiệp đổ vào sơng trung bình khoảng 5,4 m3/s, điều này đồng nghĩa với việc để mức độ ô nhiễm BOD5 không vượt quá tiêu chuẩn nước mặt loại B thì cống Liên Mạc sẽ phải mở với cơng suất tối đa 60 m3/s [8].
Qua kết quả phân tích chất lượng nước sơng Nhuệ định kỳ hàng năm của Tổng Cục Môi trường cho thấy tại khu vực đầu nguồn (sau khi nhận nước sông Hồng), nước sông hầu như không bị ô nhiễm. Từ đoạn sông chảy qua khu vực Hà Đông (Phúc La) cho tới trước khi nhận nước sông Tô Lịch, nước đã bắt đầu bị ô nhiễm [10].
Nguyên nhân gây ô nhiễm chủ yếu do nước thải sinh hoạt của quận Hà Đông và nước thải sản xuất của Cụm công nghiệp Từ Liêm, làng bún Phú Đô, làng nghề Cát Quế, Dương Liêu đổ vào sơng... Ngồi ra, trên sơng Nhuệ tình trạng đổ phế thải, rác thải xuống sơng cịn phổ biến; tình trạng lấn chiếm, xây dựng trái phép hai bên bờ sông vẫn diễn ra.
Sau khi tiếp nhận nước thải của sông Tô Lịch, nước sông Nhuệ bị ô nhiễm cao hơn. Nước thải sơng Tơ Lịch là ngun nhân chính gây ơ nhiễm cho sơng Nhuệ, đặc biệt tại điểm cầu Tó trở đi. Theo đó, có thể nói đoạn sơng Nhuệ chảy qua xã Cự Khê, huyện Thanh Oai, Hà Nội là khu vực có chất lượng nước thuộc mức độ bị ô nhiễm cao trên tồn bộ dịng sơng Nhuệ [10,13].
Trước tình trạng chất lượng nước sông Nhuệ đang bị suy giảm như hiện nay, nhiều nghiên cứu, kế hoạch, đề án bảo vệ môi trường đã được đưa ra nhằm cải thiện môi trường nước trong đó có Đề án tổng thể bảo vệ mơi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy đến năm 2020 tại Quyết định 57/2008/QĐ-TTg ngày 29/4/2008. Các dự án thuộc Chương trình mục tiêu quốc gia về khắc phục ơ nhiễm và cải thiện môi trường đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định 1206/QĐ-TTg ngày 2/9/2012.
CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: nước sông Nhuệ.
- Phạm vi nghiên cứu: địa phận thành phố Hà Nội.
2.2. Cách tiếp cận
Trên cơ sở thực trạng ơ nhiễm của dịng sơng, tiến hành lựa chọn vị trí lấy mẫu phù hợp cho nghiên cứu. Đối với mẫu nước như vậy, trong thực tế, ln ln có sự tiếp nhận chất ơ nhiễm. Để có được điều kiện ổn định trong nghiên cứu, nhóm nghiên cứu giả thiết rằng:
Mẫu nước không nhận thêm các chất ô nhiễm
Trong tự nhiên có thể xảy ra ba trường hợp: - Nước được cung cấp đầy đủ oxy
- Nước có mặt thống và được xáo trộn vừa phải - Nước có mặt thống và khơng xáo trộn.
Trên cơ sở ấy, chúng tơi thiết kế mơ hình với các điều kiện tương ứng để kiểm tra xem ở mỗi điều kiện thì cần bao nhiêu thời gian có thể làm sạch.
Tiếp theo, khi nước đã tự làm sạch đến giới hạn cho phép, thêm nước thải giả định chứa các chất ô nhiễm với mức tăng dần đến khi nước không thể tiếp nhận. Để xác định giới hạn tiếp nhận của mẫu nước nghiên cứu.
Sau này, chúng tôi sẽ nghiên cứu ở mức độ sâu hơn, điều kiện cụ thể hơn, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch.
2.3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu xây dựng mơ hình đánh giá khả năng tự làm sạch của nước sông ở những điều kiện xáo trộn khác nhau của cột nước.
- Áp dụng mơ hình nghiên cứu để đánh giá khả năng tự làm sạch và khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nước sông Nhuệ đoạn chảy qua Thành phố Hà Nội.
2.3.2. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát hiện trạng chất lượng nước sông và khả năng tự làm sạch của nước Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội.
- Xây dựng mơ hình đánh giá khả năng tự làm sạch của nước sông.
- Đánh giá khả năng tự làm sạch của nước sông ở các điều kiện khác nhau. - Đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nước sông ở các điều kiện khác nhau.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập tài liệu
+ Tổng quan về khả năng tự làm sạch của nguồn nước; + Cơ sở lý thuyết xây dựng mơ hình nghiên cứu;
+ Tổng quan về sơng Nhuệ, hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ.
- Phương pháp thực nghiệm
+ Phương pháp xây dựng mơ hình thí nghiệm;
+ Phương pháp lấy mẫu nước và phân tích các thơng số chất lượng nước;
- Phương pháp xử lý số liệu phân tích và tính tốn khả năng tự làm sạch, khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nước sông.
2.5.1. Khảo sát hiện trạng chất lượng nước sông và khả năng tự làm sạch của nước Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội
a) Lựa chọn vị trí và lấy mẫu
Đoạn sơng Nhuệ nghiên cứu có chiều dài 61,5 km, chiều rộng trung bình của sơng là 30 – 40 m [10]. Do sông Nhuệ thường xuyên tiếp nhận nước từ sông Hồng tại cống Liên Mạc, đồng thời tiếp nhận nước thải tại các khu vực mà nó chảy qua. Trên cơ sở các số liệu về chất lượng nước sơng đã được trình bày trong mục 1.3.2. kết hợp với việc khảo sát thực tế, chúng tôi lựa chọn lựa chọn lấy mẫu tại 2 vị trí đại diện thuộc địa phận quận Bắc Từ Liêm đề đánh giá khả năng tự làm sạch của đoạn sông này, làm cơ sở cho việc xây dựng mơ hình đánh giá khả năng tự làm sạch. Hai vị trí được lựa chọn có các đặc điểm về lưu lượng nước, độ sâu, bề rộng sông tương đối ổn định và đặc trưng cho sơng Nhuệ.
- Vị trí SN1, ngay sau một cống thải lộ thiên 20 m. Nước thải sau khi chảy vào sông được trộn lẫn với nước sông. Cống thải này thải nước thải sinh hoạt của khu dân cư ven sơng Nhuệ. Nước thải có màu đen, mùi hơi thối, khó chịu.
- Vị trí SN2, là vị trí cuối cùng của sơng thuộc địa phận quận Bắc Từ Liêm. Theo quan sát, từ vị trí SN1 đến vị trí SN2 khơng có cống thải nào chảy vào sông Nhuệ.
Thông tin các địa điểm lấy mẫu được mô tả trong bảng 2.1. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu được đánh dấu và thể hiện trong hình 2.1.
Bảng 2.1. Các vị trí lấy mẫu khảo sát
Ký hiệu SN1 SN2
Tọa độ 21o3’19” B - 105o46’23” Đ 21o2’31” B - 105o45’31” Đ
Vị trí lấy mẫu Sơng Nhuệ ngay sau cống thải 20 m
Địa chỉ nơi lấy mẫu Cạnh công ty cổ phần số 36 - số 65, tổ 8, đường K3, thị trấn Cầu Diễn Thị trấn Cầu Diễn Đặc điểm vị trí lấy mẫu
Dân cư tập trung, có cơng trường xây dựng.
Nước màu đen, mùi hôi thối do sản sinh khí H2S, mặt nước có nhiều bọt khí, khơng phát hiện thấy tơm cá sinh sống.
Dân cư đông đúc, hai bên bờ sông nhiều rác thải.
Nước có màu xanh đen, nhiều chất rắn lơ lửng, mùi hôi thối, không phát hiện thấy tôm cá sinh sống.
Khoảng cách L1-2 = 1,5 km
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu Hình 2.2. Cống thải ngay trước vị trí SN1
Tần suất lấy mẫu: Theo nghiên cứu [22], để đánh giá khả năng làm sạch của các đoạn sông chịu nhiều tác động, người ta thường lấy mẫu lặp lại một số đợt để đánh giá sự ổn định của kết quả. Trong điều kiện thời gian, quy mô nghiên cứu của đề tài kết hợp với lịch đóng, mở đập của cống Liên Mạc và đập Thụy Phương không cố định, do vậy chúng tôi chọn tần suất lấy mẫu 4 đợt trong 1 tháng, các đợt cách nhau 1 tuần.
Thông tin về thời gian lấy mẫu và điều kiện khí tượng, thủy văn sông Nhuệ được mô tả trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Mô tả các điều kiện lấy mẫu khảo sát chất lượng nước sông Nhuệ
Thời gian lấy mẫu
Khí hiệu mẫu
Điều kiện khí tượng Mực
nước Ghi chú
Đợt 1
01/3/2016
7h43 SN1-1 Trời nhiều mây, có sương mù, độ ẩm 100%, nhiệt độ 21℃, trong năm ngày trước khi lấy mẫu khơng có mưa. 1,2m Cống Liên Mạc mở treo 7h18 SN2-1 1,5m Đợt 2 07/3/2016
7h00 SN1-2 Trời nhiều mây, có sương mù, độ ẩm 100%, nhiệt độ 22℃, trời mưa nhỏ vào sáng sớm, lượng mưa 0,25 mm. 1,2m Cống Liên Mạc mở treo đến 17h ngày 07/3/2016 đóng kín họng dưới 6h48 SN2-2 1,6m Đợt 3 14/3/2016
6h50 SN1-3 Trời nhiều mây, độ ẩm 94%, nhiệt độ 22℃, trời không mưa. 1,3m Cống Liên Mạc mở treo 4 cửa từ 15h30 ngày 09/3/2016. 6h35 SN2-3 1,6m Đợt 4 21/3/2016
6h47 SN1-4 Trời nhiều mây, có sương mù nhẹ, độ ẩm 94%, nhiệt độ 26℃, trời mưa phùn, lượng mưa 1mm. 1,2m Cống Liên Mạc mở treo 4 cửa từ 15h30 ngày 09/3/2016. 6h35 SN2-4 1,5m
Mẫu nước khảo sát được lấy theo TCVN 6663–6:2011: Hướng dẫn lấy mẫu nước sông suối. Mẫu sau khi lấy được bảo quản và lưu giữ theo TCVN 6663-3:2011 (ISO5667-3:2003).
b) Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ khu vực nghiên cứu
Sau khi nghiên cứu các tài liệu [20-24], thấy rằng nước sơng chỉ có khả năng làm sạch tốt với các chất dinh dưỡng và trong phạm vi khả năng của đề tài, chúng tôi
đã chọn 4 thông số COD, NH4+, NO3-, tổng photpho để đánh giá chất lượng nước cũng như khả năng tự làm sạch của đoạn sơng. Bên cạnh đó chúng tơi tiến hành đo nhanh các thơng số nhiệt độ, pH, DO tại hiện trường.