CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.4. Phương pháp mô hình
Mô hình MIKE 11 đã xây dựng trên đoạn sông nghiên cứu
Quá trình xây dựng mô hình trong nghiên cứu này dựa trên các mô hình MIKE 11 đã xây dựng cho đồng bằng sông Hồng [20, 21, 22, 23]. Nội dung của phần này mô tả đặc điểm mô hình đã được xây dựng, kiểm tra tính đại diện của mô hình đó và cuối cùng là các bước cần thiết để phát triển một mô hình mới để sử dụng cho
nghiên cứu TMDL cho đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu.
Hình 2.1. Vị trí và mạng lưới trong mô hình MIKE 11 đã xây dựng
Mô hình MIKE 11 được IMHEN phát triển trong năm 2005 cho toàn bộ sông Nhuệ - sông Đáy từ thượng nguồn đến cửa biển. Vị trí khu vực tính toán và sơ đồ mô hình được thể hiện trong hình 2.1 cũng bao gồm các vị trí của mặt cắt ngang mạng lưới sông [12, 13].
Dữ liệu đầu vào cho mô hình gồm dữ liệu mạng lưới sông suối (mặt cắt và vị trí các mặt cắt, các kênh mương và sông nhánh), chuỗi dữ liệu lưu lượng các nguồn đổ vào sông theo thời gian và các điều kiện biên trên, biên dưới. Điều kiện biên của chất lượng nước, lưu lượng cũng được khai báo. Giá trị biên chất lượng nước là thông số COD.
Bảng 2.3: Các nội dung mô hình hóa chất lượng nước cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy
TT Nội dung Ghi chú
I Các dữ liệu thu thập và khảo sát bổ sung
1
Dữ liệu kinh tế xã hội của lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy
Đánh giá tài liệu về các nghiên cứu trước đây (môi trường và mô hình) liên quan đến lưu vực nghiên cứu
Phục vụ thiết kế khung mô hình, mô hình khái niệm và thu thậpcác dữ liệu yêu cầu;
Phục vụ lập kế hoạch khảo sát hiện trường bổ sung và thu thập dữ liệu tại chỗ
2
Điều kiện tự nhiên và dữ liệu khí tượng thuỷ văn (DEM, sử dụng đất, mạng lưới sông suối, lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ, mực nước, lưu lượng), kiểm kê nguồn ô nhiễm
3 Bản đồ mạng lưới kênh mương của Hà Nội và Hà Nam
Phục vụ phân định sơ bộ các tiểu lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy
4 Điều tra thực địa dọc theo dòng chính sông
Đáy, đoạn từ Ba Thá đến Phủ Lý Bằng đường bộ dọc bờ sông 5 Dữ liệu liên quan đến lịch trình vận hành
của các trạm bơm và công trình thuỷ lợi Từ các công trình thủy lợi
6
Khảo sát thực địa, quan trắc lấy mẫu nước trên sông Đáy thuộc khu vực nghiên cứu;
Quan trắc nước thải và xác định lưu lượng của các dòng nhánh chảy vào đoạn sông Đáy (từ Phủ Lý đến Gián Khẩu)
Đi thuyền dọc theo dòng sông
7
Đo và lấy mẫu chất lượng nước tại 3 vị trí trên sông Đáy (tại các vị trí Phủ Lý, Đỗ Xá và Gián Khẩu) liên tục 2 giờ/lần
Vào các ngày 23/3/2017 và 23/5/2017
TT Nội dung Ghi chú
8
Khảo sát các nguồn ô nhiễm (cơ sở sản xuất, nhà máy, khu công nghiệp,...) tại khu vực nghiên cứu thuộc đoạn sông Đáy (đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu);
Đo đạc và lấy mẫu nước thải từ các nguồn này vào sông.
II Xây dựng mô hình thủy lực (HD) cho đoạn sông Đáy (Ba Thá - Gián Khẩu)
1
Xây dựng mô hình mưa dòng chảy cho các tiểu lưu vực:
- Chuẩn bị dữ liệu - Thiết lập mô hình
- Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình bằng sử dụng số liệu đo tại Ba Thá giai đoạn 1978- 1980.
- Chạy mô hình cho tình hình hiện tại (2016-2017)
Các mô đun mưa dòng chảy (RR) sẽ cung cấp lưu lượng nước vào (điều kiện biên trên) cho mô hình HD của khu vực Ba Thá - Gián Khẩu.
Lý do sử dụng số liệu 1978- 1980 là do sự thiếu hụt số liệu quan trắc lưu lượng tại ba trạm quan trắc thuỷ văn (Ba Thá, Phủ Lý và Gián Khẩu) sau tháng 12 năm 1980.
2
Xây dựng mô hình thủy động lực học - Chuẩn bị dữ liệu
- Thiết lập mô hình
- Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình sử dụng số liệu đo lưu lượng năm 1978-1980 tại Ba Thá.
- Chạy mô hình cho dữ liệu hiện tại (2016- 2017)
Mô hình HD cho khu vực Ba Thá - Gián Khẩu sẽ cung cấp các điều kiện biên, các nguồn nước cho các mô hình chất lượng nước tại Phủ Lý - Gián Khẩu.
III Xây dựng Mô hình thủy động lực học (HD), chất lượng nước (AD và EcoLab) cho đoạn sông Phủ Lý - Gián Khẩu
1 Chuẩn bị dữ liệu về chất lượng nước và lưu
lượng thải cho phân tích tải lượng ô nhiễm Có 14 nguồn điểm trong khu vực nghiên cứu. Các nguồn diện bao gồm các nguồn ô nhiễm từ sinh hoạt, chăn nuôi và trồng trọt.
2
Ước tính và định lượng mối liên hệ giữa nguồn ô nhiễm và chất lượng từ các dòng nước vào đoạn sông Phủ Lý - Gián Khẩu
TT Nội dung Ghi chú
3
Thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dữ liệu thời gian thực giai đoạn 2016 - 2017 theo kết quả quan trắc thường xuyên và theo giờ trong thời gian từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2017.
Tiến hành đo đạc chất lượng nước 5 lần/năm từ năm 2016 - hiện tại cho các vị trí khác nhau dọc sông Nhuệ - sông Đáy
IV Xây dựng và đánh giá kịch bản ô nhiễm 1 Xây dựng kịch bản khái niệm Căn cứ vào:
- Mức độ ô nhiễm khác nhau để xác định ngưỡng tải trọng tương ứng với mục tiêu chất lượng nước trong đoạn sông - Kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh
2
Chuẩn bị các dữ liệu đầu vào và thiết lập, chạy mô hình với các điều kiện của kịch bản.
3
Đánh giá kết quả mô hình từ các điều kiện của kịch bản để xác định tải lượng tối đa, phân bổ tải lượng ô nhiễm tương ứng với sự phát triển kinh tế xã hội trong tương lai 4 Đề xuất giả thiết cải thiện chất lượng nước
cho đoạn sông Phủ Lý - Gián Khẩu
V Xác định khả năng chịu tải tối đa cho sông Nhuệ - sông Đáy bằng phương pháp cân bằng vật chất
1
Tính toán theo thông tư số 02/2009/TT- BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường [17]
Mục đích của tính toán nhằm so sánh kết quả tính toán với kết quả trích xuất từ mô hình.
2 Phân tích kết quả của quá trình kiểm soát ô nhiễm trên LVS Nhuệ - Đáy
Bảng 2.4: Số lƣợng mặt cắt sử dụng trong mô hình MIKE 11 Tên sông Số lƣợng mặt cắt Năm khảo sát
Nhuệ 42 1990
Đáy 96 1999
Hoàng Long 14 2001
Đào 09 2000
Tác giả đã kiểm tra, đánh giá mô hình này, nhận thấy mô hình có khả năng đáp ứng được yêu cầu mô phỏng thủy lực dòng chảy và chất lượng nước giai đoạn 1/1/2005 - 31/12/2005.
Để đảm bảo mô hình có khả năng mô phỏng cho các điều kiện dòng chảy hiện tại, công việc tiếp theo trong nghiên cứu này bao gồm việc cập nhật điều kiện biên, dữ liệu mô hình với dữ liệu tại thời điểm hiện tại và cấu hình lại mô hình để phù hợp với mục tiêu của nghiên cứu nhằm mô phỏng chất lượng nước đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu.