Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG ĐÁY
GIAI ĐOẠN 2025 - 2030
Lê Minh Thành
Trường Đại học Thủy lợi, email: thanhleminh@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG 2.2. Xây dựng mô hình
Nghiên cứu này mô phỏng một số thông số Nghiên cứu này sử dụng mô hình MIKE
chất lượng nước chính gồm oxy hoà tan trong 11 (1-D) với các module như mưa - dòng
nước (DO), nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), chảy (RR), thủy động lực (HD), tải - khuếch
nhiệt độ, NH4+, NO3- của sông Đáy trên địa tán (AD), chất lượng nước (ECOLab)….
bàn Hà Nội, với kịch bản mô phỏng diễn biến Module HD đóng vai trò cơ sở cho hầu hết
chất lượng nước sông vào các năm 2025 và các module khác trong mô hình như module
2030, bằng ứng dụng mô hình MIKE 11 (1-D). dự báo lũ, tải khuếch tán, chất lượng nước và
Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để đánh giá vận chuyển bùn lắng… Module AD mô
mức độ ô nhiễm của sông Đáy trong tương phỏng quá trình truyền tải chất hòa tan trong
lai theo các kịch bản. các lòng dẫn hở, với giả thiết không có thay
đổi hay biến động trong cùng mặt cắt và dòng
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU chảy không phân tầng. Module ECOLab mô
2.1. Khu vực nghiên cứu phỏng các thông số chất lượng nước với 6
cấp độ khác nhau, trong đó bao gồm DO,
Khu vực nghiên cứu là một đoạn của hệ BOD5, phốtpho, amoni, nitrat, coliform,...
thống sông Đáy dài 127 km trên địa bàn Hà Dữ liệu mặt cắt địa hình sông Đáy được sử
Nội, được khảo sát từ đập Đáy đến trạm thủy dụng trong mô hình MIKE 11 (1-D) là dữ
văn Phủ Lý, thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy. liệu mặt cắt ngang sông, gồm 98 mặt cắt
Các trạm quan trắc và điểm đo trên khu vực được đo đạc vào các năm 2009 - 2011 và
nghiên cứu sông Đáy bao gồm Đập Đáy, Mai 2018, tham khảo từ Viện Quy hoạch Thuỷ
Linh, Bạch Tuyết, Ba Thá, An Mỹ và Phủ Lý lợi, Viện Kỹ thuật Công trình Thủy lợi và
(Hình 1). Công ty ĐTPT Thủy lợi Sông Đáy. Do đã có
số liệu đối chiếu năm 2018 nên dữ liệu mặt
cắt trong mô hình được giả định không đổi
cho đến thời điểm 2025 - 2030. Địa hình lòng
dẫn con sông theo hệ cao độ quốc gia.
Điều kiện biên thủy lực là các giá trị trung
bình mực nước/lưu lượng phía thượng nguồn
và hạ lưu, số liệu năm 2000 - 2018. Biên trên
là các giá trị mực nước tại đập Đáy tính cho
sông Đáy, giá trị mực nước cống Liên Mạc
tính cho sông Nhuệ (phụ lưu), lưu lượng hồ
Đầm Long tính theo số liệu trạm Lâm Sơn
trên sông Tích (phụ lưu). Biên dưới là mực
nước tại trạm Phủ Lý trên sông Đáy (Hình 1).
Điều kiện biên cho module ECOLab là các
Hình 1. Sơ đồ hóa mạng lưới sông Đáy giá trị trung bình của từng thông số chất lượng
302
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
nước tại các vị trí có biên thủy lực, số liệu năm giả định các nguồn thải như KB1 đến năm
2014 - 2020. Chất lượng nước tại các biên này 2030, giả định thêm hệ thống thu gom nước
được thu thập từ Chi cục Bảo vệ Môi trường thải dọc sông Tô Lịch đã hoạt động, đồng
Hà Nội, Tổng cục Bảo vệ Môi trường và Viện thời các dự án nhà máy xử lý nước thải (hiện
Quy hoạch Thủy lợi, đại diện tại Bảng 1. Với đang xây dựng hoặc có đã có quy hoạch xây
tuần suất đo trung bình từ 2 - 4 lần/ năm bao dựng xong đến năm 2030, ví dụ NMXLNT
gồm cả mùa mưa và mùa khô. Yên Xá) đã hoạt động hết công suất thiết kế.
Bảng 1. Một số giá trị trung bình thông số
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
chất lượng nước sông Đáy năm 2020 [1][2]
QCVN
3.1. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiệm
Thông số Đập Đáy Ba Thá
08MT(B1) 3.1.1. Với module thủy động lực HD
DO (mg/L) 0.9 2.2 4 Hiệu chỉnh module HD được thực hiện chủ
BOD5 (mg/L) 23 19 15 yếu qua việc thay đổi hệ số nhám Manning.
Amoni (mg/L) 3.1 2.6 0.9 Kết quả hiệu chỉnh mực nước tính toán và
Nitrat (mg/L) 0.2 1.5 10 mực nước thực đo được trình bày đại diện
cho trạm Ba Thá trong Hình 2.
Biên nguồn thải được tính theo tải lượng ô
nhiễm của 5 nguồn thải chính gồm nguồn
thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp
(trồng trọt, chăn nuôi), làng nghề, y tế. Trung
bình lưu vực sông Nhuệ - Đáy phải tiếp nhận
lưu lượng nước thải khoảng 900.000 m3/ngày,
trong đó nước thải sinh hoạt khoảng
700.000 m3/ngày. Bố trí nguồn thải trong mô
hình được giả định là các nguồn thải điểm Hình 2. Kết quả hiệu chỉnh thủy lực
dọc sông, với các vị trí là điểm xả thải chính tại trạm Ba Thá năm 2015
trên sông Đáy liên quan tới khu vực đông dân
cư, khu vực cụm công nghiệp, làng nghề. Hình 2 cho thấy đường quá trình mực
Dữ liệu khí tượng thủy văn được thu thập nước tính toán khá phù hợp với đường thực
từ năm 2000 - 2018, dữ liệu chất lượng nước đo cả về giá trị và cũng như hình dạng
thu thập trong giai đoạn 2014 - 2020 được sử đường. Kết quả hiệu chỉnh là các hệ số
dụng để hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình. Manning cho từng đoạn vị trí trên sông được
Các chỉ số phần trăm sai số (PBIAS) và hệ số trình bày trong Bảng 2.
Nash Sutcliffe Efficiency (NSE) dùng để Bảng 2. Kết quả hiệu chỉnh hệ số nhám
đánh giá hiệu quả của mô hình. Chỉ số Manning (n) trên sông Đáy
PBIAS càng nhỏ hơn ±10% và chỉ số NSE
Đoạn Hệ số Đoạn Hệ số
càng tiến tới 1.0 thì sai số giữa thực đo và mô
(km) nhám n (km) nhám n
phỏng càng nhỏ dần (Moriasi et al., 2007).
Nghiên cứu này đưa ra 2 kịch bản (KB) 0 - 3.0 0.039 51.0 - 57.0 0.024
mô phỏng tình trạng ô nhiễm nước của sông 4.0 - 6.6 0.026 61.5 - 73.8 0.030
Đáy, trong đó KB1 vào năm 2025 với giả 7.9 - 49.0 0.028 81.7 - 126.4 0.028
định các nguồn thải gia tăng theo thời gian
(bao gồm gia tăng dân số, gia tăng các cụm Kiểm nghiệm module HD với thời đoạn
công nghiệp và làng nghề trong lưu vực…) năm 2020 cũng cho kết quả tốt. Giá trị NSE
nhưng hệ thống quản lý nước sông Đáy tại trạm Ba Thá đạt 0.94, còn giá trị PBIAS
không được đầu tư cải thiện mà giữ nguyên đạt 13.51% cho hiệu chỉnh và kiểm nghiệm.
như năm 2021. Còn KB2 vào năm 2030, với Chứng tỏ module HD có hiệu quả dự báo tốt.
303
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
3.1.2. Với module chất lượng nước cột B1 khoảng gần 9 tháng trong năm, trong
EcoLab khi giá trị NH4+ cao hơn ngưỡng B1 gần như
toàn bộ thời gian trong năm. Thời gian duy trì
Việc hiệu chỉnh và kiểm nghiệm module giá trị BOD5 đạt tiêu chuẩn B1 và B2 cũng
EcoLab được thực hiện với số liệu năm 2015 giảm, cho thấy ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt
và 2020. Số liệu được trình bày đại diện với từ các khu vực đông dân cư sinh sống quanh
thông số DO và BOD5 (Hình 3).
hai bờ sông đã tăng lên. Giá trị BOD5 trung
bình năm 2025 là 57 mg/L cao hơn 3 lần so
với giá trị BOD5 tại Ba Thá vào mùa cạn 2020.
Kết quả KB2 (năm 2030) tại vị trí Ba Thá,
giá trị trung bình DO vượt ngưỡng tiêu chuẩn
B1 trong cả năm 2030. Đồng thời, giá trị
trung bình BOD5 và NH4+ lần lượt giảm 64%
a)
và 86%, và cao hơn ngưỡng B1 khoảng 1.7
và 1.5 lần. Khi so sánh với chất lượng nước
đo đạc năm 2020, giá trị DO, BOD5 và NH4+
đều đã được cải thiện rất nhiều. Điều đó có
thể dự báo rằng nếu các cơ quan nhà nước
hoàn thành được các dự án quản lý chất
b) lượng nước sông Đáy mà đã được lập quy
hoạch đến năm 2030 thì chất lượng nước
Hình 3. Kết quả hiệu chỉnh DO (a) và BOD5 sông Đáy sẽ đảm bảo phục vụ tốt cho các yêu
(b) tại sông Đáy 2015 và 2020. cầu về sinh hoạt và tưới tiêu nông nghiệp.
Kết quả hiệu chỉnh cho thấy chất lượng
nước mô phỏng có xu thế biến đổi phù hợp IV. KẾT LUẬN
với các điều kiện thực tế. Giá trị chênh lệch Nghiên cứu đã sơ lược mô phỏng được
giữa tính toán và thực đo tại đối với thông số chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua địa
DO là 9.2%, BOD5 là 18.5%, NO3- là 19.1%, bàn Hà Nội năm 2025 và 2030. Kịch bản
NH4+ là 5.6%. Giá trị nhiệt độ trung bình có năm 2025 cho thấy nước sông sẽ càng ngày
sai số nhỏ hơn 2%. Hiệu chỉnh EcoLab thu càng ô nhiễm nặng hơn nếu các nhà quản lý
được giá trị các tham số (Bảng 3). không có biện pháp để giảm tải ô nhiễm hiện
Bảng 3. Một vài giá trị tham số trong nay. Kịch bản năm 2030, khi dự án cải thiện
module ECOLab của quá trình hiệu chỉnh nước sông Tô Lịch đã hoàn thiện và các nhà
máy xử lý nước thải (quy hoạch đến năm
Tham số Đơn vị Giá trị
2030) đã đi hoạt động hết công suất thì chất
Nhiệt độ: Latitude độ 25 lượng nước sông Đáy sẽ được cải thiện tốt,
Chu trình oxy: số đại diện kỵ và đáp ứng được các yêu cầu theo Quy chuẩn
3.8
khí Kỹ thuật quốc gia về Chất lượng nước mặt.
Quá trình trầm tích: nhu cầu
g/m2/day 0.7
oxy trầm tích V. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Chỉ số PBIAS của các thông số chất lượng [1] Ngân hàng Thế giới. 2020. “Nghiên cứu
nước nằm trong phạm vi cho phép (
nguon tai.lieu . vn
