BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CỤC QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
BÁO CÁO
TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
XÂY DỰNG MẠNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG BA CNĐT: KS. NGUYỄN VĂN DIỄN
Các cộng tác viên chính:
KS. Đỗ Trường Sinh Cục Quản lý tài nguyên nước
KS. Nguyễn Văn Lập Cục Quản lý tài nguyên nước
ThS. Phan Mai Linh Cục Quản lý tài nguyên nước
ThS. Trần Quế Nga Cục Quản lý tài nguyên nước
Hà Nội, ngày tháng năm 2007
Chủ nhiệm đề tài
Nguy
ễn Văn Diễn
Hà Nội, ngày tháng năm 2007
Thủ trưởng cơ quan chủ trì Hà Nội, ngày tháng năm 2008
Chủ tịch Hội đồng đánh giá chính thức
Hà Nội, ngày tháng năm 2008
Thủ trưởng cơ quan quản lý đề tài
TL. BỘ TRƯỞNG
Q. VỤ TRƯỞNG
VỤ KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ
2.5 Phương pháp của UNEP/WHO 34
2.5.1 Xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước 35
2.5.2 Xác định vị trí giám sát chất lượng nước 36
2.5.3 Xác định thông số chấ
t lượng nước 38
2.5.4 Xác định tần suất lấy mẫu 40
2.6 Các quy định của Việt Nam liên quan đến thiết kế mạng giám sát
chất lượng nước 40
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN,
KINH TẾ-XÃ HỘI ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC 43
3.1 Sự ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên 43
3.1.1 Địa chất, thổ nh
ưỡng, rừng và thảm phủ thực vật 43
3.1.2 Khí hậu 46
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
2
3.1.3 Địa hình 46
3.1.4 Chế độ thủy văn, thủy triều 47
3.1.5 Thành phần chất lượng nước dưới tác động của các yếu tố tự nhiên 49
3.2 Sự ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế-xã hội 50
3.2.1 Công nghiệp 50
3.2.2 Phát triển đô thị 52
3.2.3 Sản xuất nông nghiệp 54
3.2.4 Nuôi trồng thủy sản 56
3.2.5 Hồ chứa 58
3.2.6 Khai thác khoáng sản 59
3.2.7 Vận tải thủy 60
CHƯƠNG 4 ĐẶ
5.1.2 Đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, kinh tế-xã hội đến thiết kế
mạng giám sát chất lượng nước sông Ba 93
5.1.3 Lựa chọn phương pháp xác định nhánh sông giám sát chất lượng nước 94
5.1.4 Lựa chọn phương pháp xác định vị trí giám sát chất lượng n
ước 96
5.1.5 Lựa chọn phương pháp xác định tần suất 97
5.1.6 Lựa chọn phương pháp xác định thông số 98
5.2 Thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba 100
5.2.1 Tính toán xác định nhánh sông giám sát chất lượng nước 100
5.2.2 Phân tích và thiết kế nhánh sông giám sát chất lượng nước 105
5.2.3 Xác định vị trí đặt trạm giám sát chất lượng nước 108
5.2.4 Xác định loại trạm chất lượng nước 109
5.2.5 Xác định tần suất giám sát chất lượng n
ước 116
5.2.6 Xác định thông số giám sát chất lượng nước 118
CHƯƠNG 6 ĐỀ XUẤT CÁC BƯỚC VÀ NỘI DUNG THIẾT KẾ MẠNG GIÁM
SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG 122
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Lựa chọn nhánh sông cho nhiều mục đích khác nhau 35
Bảng 2. Khoảng cách pha trộn hoàn toàn trong sông 37
Bảng 3. Chế độ lấy mẫu tại nơi pha trộn của nước sông với nước hồ 37
Bảng 4. Các thông số chất lượng nước quan trắc theo kiến nghị của
UNEP/WHO 39
Bảng 5. Các thông số chất lượng nước theo TCVN 5942-1995 41
Bảng 25. Một số đặc trưng chất lượng nước so với TCVN 4942-1995, loại B 111
Bảng 26. Một số đặc trưng chất lượng nước so với TCVN 4942-1995, loại A 114
Bảng 27. Tổng hợp các loại trạm chất lượng nước 116
Bảng 28. Hệ số và tần suất quan trắc chất lượng nước của các trạm 117
Bảng 29. Chọn thông số giám sát chất lượng nước tự nhiên sông Ba theo phương
pháp kết hợp 118Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. Sơ đồ đánh số mạng lưới sông 21
Hình 2. Sơ đồ đánh số phần hạ lưu mạng lưới sông 24
Hình 3. Các tiêu chí lựa chọn trạm giám sát chất lượng nước theo phương pháp
thuật toán phát sinh kết hợp GIS 33
Hình 4. Sơ đồ xác định mạng cơ bản bằng thuật toán phát sinh kết hợp GIS 34
Hình 5. Sơ đồ các khu vực giám sát chất lượng nước 36
Hình 6. Sơ đồ đánh số mạng lưới sông Ba 101
Hình 7. Sơ đồ đánh số phần hạ lưu mạng lưới sông Ba 104
Hình 8. Sơ đồ thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba 121
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
6
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết thực hiện đề tài
Tài nguyên nước có vai trò quan trọng đối với sự phát triển bền vững kinh
hiện giám sát chất lượng nước nền, còn những vùng khác đã bị tác động của
phát triển kinh tế xã hội thì đặt trạm giám sát chất lượng nước tác động. Như
vậy, mạng giám sát chất lượng nước sẽ có 2 loại trạm: trạm nền và trạm tác
động tùy thuộc vào nhiệm vụ và đặc tính của từng loại trạm, vị trí giám sát,
thông số giám sát và tần su
ất giám sát cho hai loại đối tượng trạm này sẽ khác
nhau.
4. Nội dung nghiên cứu
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
7
Để đạt được mục tiêu của đề tài, các nội dung dưới đây sẽ được nghiên
cứu:
+ Nghiên cứu các kinh nghiệm thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
+ Nghiên cứu các phương pháp thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
+ Nghiên cứu mối quan hệ ảnh hưởng giữa các yếu tố tự nhiên, kinh tế-xã
hội và chất lượng nước
+ Nghiên cứu đặ
c điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội và chất lượng nước sông Ba
+ Thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
+ Đề xuất các bước thiết kế mạng giám sát chất lượng nước cho các lưu vực
sông khác
Với những nội dung nghiên cứu như đã trình bày ở trên, sẽ đánh giá ưu
nhược điểm của từng phương pháp, ưu nhược điểm cách tiếp c
ận mạng giám sát
của mỗi nước, xác định những yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước và
cuối cùng căn cứ vào điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội của lưu vực sông Ba để
thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba và xây dựng các bước thiết kế
mạng giám sát cho các lưu vực sông khác.
+ Xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba trên cơ sở tổng hợp và
phân tích ưu điểm, nhược điểm của từng phương pháp thiết kế mạng giám sát
chất lượng nướ
c; xác định các yếu tố tự nhiên, kinh tế xã hội tác động đến chất
lượng nước sông Ba; và các tiêu chuẩn qui định của nhà nước Việt Nam về môi
trường.
+ Xây dựng các bước và nội dung thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
sông.
7. Các sản phẩm của đề tài
Trên cơ sở các nội dung và kết quả nghiên cứu của đề tài, hồ sơ của đề tài
bao gồm: 01 báo cáo tổ
ng hợp (kèm kết quả phân tích chất lượng nước), 24 báo
cáo chuyên đề và 01 bản đồ mạng giám sát chất lượng nước sông Ba.
+ Báo cáo tổng hợp của đề tài bao gồm phần mở đầu, phần kết luận và 6
chương. Chi tiết các chương mục xem mục lục.
+ Các báo cáo chuyên đề bao gồm như sau:
Tình hình giám sát, thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước sông của một
số nước trên thế giới
Đánh giá tình hình đo đạc và thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước
sông ở Việt Nam
Tổng hợp về quá trình phát triển và nghiên cứu phương pháp thiết kế
mạng quan trắc chất lượng nước
Nghiên cứu tổng hợp yêu cầu thông tin, số liệu chất lượng nước đối với
mạng quan trắc chất lượng nước
Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định vị trí, thông số và tần suất lấy mẫu
chất lượng nước
Nghiên cứu các công cụ trong thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước
Tổng hợp đánh giá kết quả khảo sát thực địa
Tổng hợp, phân tích số liệu chất lượng nước
Đánh giá tình hình đo đạc chất lượng nước và mạng quan trắc chất lượng
1.1.1 Tổng quan nghiên cứu thiết kế mạng giám sát chất lượng nước
Hiện nay trên thế giới đã có một số tài liệu đề cập đến phương pháp thiết kế
mạng giám sát chất lượng nước. Công trình nghiên cứu “Design of networks for
monitoring water quality” của các tác giả Thomas Sender, Robert C. Ward, Jim
C Lofis, Timmothy D. Steele, Donald DAdrian và Vuji Yevjevich vào năm 1983
và được tái bản có sửa chữa bổ sung vào các năm 1987 và 1994 [30] đã nghiên
cứu cơ sở lý thuyết về thiết kế mạng giám sát chất lượ
ng nước, bao gồm phương
pháp xác định: (1) vị trí giám sát chất lượng nước, (2) tần suất giám sát chất
lượng nước và (3) lựa chọn thông số giám sát chất lượng nước.
Tài liệu này cũng đã xác định những yếu tố liên quan ảnh hưởng đến thiết
kế mạng mạng giám sát chất lượng nước như điều kiện địa hình, khí tượng, thủy
văn, mạng lưới sông ngòi, điề
u kiện kinh tế - xã hội, tình hình khai thác, sử dụng
tài nguyên nước và xả nước thải, hiện trạng chất lượng nước, các vấn đề /trọng
điểm ô nhiễm, nhu cầu và hiện trạng sử dụng thông tin chất lượng nước, hệ
thống quan trắc hiện tại.
Tài liệu “A Practical guide to the Design and Implimentation of Fresh Wa-
ter Studies and Monitoring Programs” của UNEP/WHO công bố năm 1996 [27].
Theo tài liệu này, việc xác định vị trí, thông số và tần suất lấy mẫu chấ
t lượng
nước cần phải căn cứ vào tình hình trên thực tế của lưu vực.
Tập tài liệu kỷ yếu hội thảo “Water quality taylor made” [37] bao gồm tập
hợp các bài viết của nhiều tác giả trên thế giới liên quan đến thiết kế mạng giám
sát chất lượng nước được công bố năm 1994. Hội thảo được tổ chức tại Hà Lan.
Liên quan trực tiếp đến thiết kế m
ạng giám sát chất lượng nước đã có bài viết
của nhiều tác giả như M. A. Hofstra, M.C.H Witer, M. Adriaanse, Robert C.
Ward, về các vấn đề hướng dẫn thiết kế mạng quan trắc chất lượng nước, xác
định yêu cầu thông tin chất lượng nước và qui hoạch mạng giám sát chất lượng
giá tình hình tiếp cận thiết kế mạng giám sát chất lượng nước của một số quốc
gia điển hình.
Chương trình giám sát chất lượng nước ở nước Anh đã được xây dựng
trước năm 1989. Phương pháp tiệm cận trong giám sát chất lượng nước là sử
dụng những trạm giám sát hiện thời ở những con sông chính, tại cửa ra và các
nhánh sông lớn, sau đó xác định những trạm cần thiết cho mục đích nghiên cứu
cụ thể, tiếp theo là xác định những tr
ạm nút (nhánh sông), kiểm tra loại bỏ
những điểm không cần thiết. Sau khi đã xác định những sông/khu vực giám sát
chất lượng nước, người ta xây dựng một chương trình giám sát chất lượng nước
toàn diện. Căn cứ vào chương trình này, khi thiết kế bất cứ mạng giám sát chất
lượng nước nào nhất thiết phải đặt ra những câu hỏi như “tại sao phải giám sát
chất lượng nước?” và “giải pháp nào
để đạt mục tiêu? để từ đó xác định các
thông số, vị trí lấy mẫu, số mẫu và tần suất lấy mẫu phù hợp. Cách tiếp cận
trong giám sát chất lượng nước ở Anh có một số đặc điểm sau:
+ Cách tiếp cận này là kế thừa được những trạm giám sát chất lượng nước
đi từ thực tế sau đó đánh giá mạng giám sát chất lượng n
ước hiện thời rồi mới
xây dựng một chương trình quan trắc chất lượng nước toàn diện đi từ tổng quan
đến chi tiết có xem xét đến các tiêu chuẩn quốc tế.
+ Việc triển khai mạng giám sát được quản lý bởi một cơ quan duy nhất cho
nên sẽ mang tính thống nhất cao. Mặt khác, khi thiết kế đã đặt ra những câu hỏi
cho nên khả năng đáp ứng nhu cầu thực tế
của kết quả chất lượng nước rất cao.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
12
Phương pháp tiếp cận trong thiết kế mạng giám sát xu thế chất lượng nước
với chất lượng nước do hoạt động của phát triển kinh tế xã hội
+ Đánh giá sự phù hợp của chất lượng nước với các tiêu chuẩn và luật
Cách tiếp cận trong giám sát chấ
t lượng nước của Italia có thể đáp ứng
được nhiều mục tiêu phát tiêu phát triển kinh tế-xã hội và kiểm soát toàn diện
tình hình chất lượng nước. Tuy nhiên, cách tiếp cận này đòi hỏi kinh phí lớn và
đòi hỏi phải có đầy đủ các tiêu chuẩn chất lượng nước của các mục đích khác
nhau.
Hàn Quốc thực hiện cách tiếp cận trong thiết kế mạng giám sát chất lượng
nước [31] căn cứ vào cơ s
ở lý thuyết của các nhà khoa học trên thế giới [30] đã
nghiên cứu trước đây, kết hợp sử dụng hệ thống thông tin địa lý và thuật toán
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
13
phát sinh để thiết kế mạng giám sát chất lượng nước cho sông. Ưu điểm của
cách tiếp cận này là kết hợp tương đối đầy đủ cơ sở lý thuyết với các công cụ
toán học và công cụ hiện đại GIS. Tuy vậy, phương pháp này đòi hỏi thông tin
địa lý về lưu vực sông dự định thiết kế mạng giám sát chất lượng nước phải đủ
chi tiết và người thiế
t kế phải có trình độ nhất định về kiến thức toán học cũng
như thống kê.
Thái Lan đã triển khai chương trình giám sát chất lượng nước trên khoảng
50 sông với tổng số khoảng 300 trạm. Các thông số quan trắc chủ yếu là nhiệt
độ, pH, DO, BOD, COD, dầu mỡ, kim loại nặng, xyanua, phenol, clo, sul phát,
nitơ, phốt pho, tổng coliform và thuốc trừ sâu. Tần suất quan trắc là 2 lần/năm
vào mùa mưa và mùa khô.
Banglades đã tập trung vào giám sát ch
ất lượng nước ở các khu công
14
trường theo thời gian và không gian theo các chỉ tiêu nhất định, (2) đánh giá
mức độ ô nhiễm theo các vùng, các nguồn điểm khác nhau, (3) xác định số
lượng và chất lượng dòng xả thải, (4) phân loại trạm và (5) lựa chọn tần suất lấy
mẫu và thông số phân tích đối với mỗi loại trạm. Kết quả nghiên cứu của tác giả
cũng đã đưa ra phương pháp phân vùng đánh giá chất lượng nước phù hợp với
điều kiện thực tế của Việt Nam.
Theo báo cáo khoa học «một số nội dung chính liên quan đến lựa chọn
mạng lưới quan trắc tài nguyên nước sông » [19] của PGS. TS. Trịnh Thị
Thanh-Trường Đại học khoa học tự nhiên, việc giám sát chất lượng nước phải
phân biệt và xác định trạm giám sát chất lượng nước nền và trạm giám sát chất
lượng nước tác động. Những trạm nền dùng để theo dõi chất l
ượng nước tự
nhiên, chỉ ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên và từ khí quyển. Những trạm tác
động dùng để giám sát chất lượng nước dưới tác động bởi các hoạt động phát
triển kinh tế của con người. Báo cáo cũng đã đưa ra một số nguyên tắc trong
việc xác định điểm giám sát chất lượng nước như phải bảo đảm tính đại diện,
vừa có tính độ
c lập vừa có khả năng liên kết thành mạng lưới.
Đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống giám sát chất lượng nước
sông Cầu” [15] của Lê Hữu Thuần (2003) đã có những nghiên cứu mới sau đây:
+ Tổng hợp các nguyên nhân chính gây ô nhiễm chất lượng nước sông Cầu;
+ Thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Cầu;
+ Xây dựng cơ chế, chính sách quản lý, khai thác dữ liệu chất l
ượng nước
lưu vực sông Cầu;
+ Xây dựng ngân hàng dữ liệu chất lượng nước sông Cầu và đề xuất cơ chế
khai thác, sử dụng ngân hàng dữ liệu chất lượng nước.
Từ kết quả nghiên cứu đề tài trên của tác giả Lê Hữu Thuần có thể rút ra
xâm nhập mặn mà chưa hình thành một mạng lưới trạm. Các thông số giám sát
bao gồm thành phần lý hoá nước sông như nhiệt độ nước, chất rắn lơ lửng, bùn
cát và một số thành phần khác. Đến năm 2000, việc giám sát chất lượng nước
sông đã hình thành nên một hệ thống và chính thức trở thành mạng lưới. Nhiệm
vụ của nó là xác định xu thế diễn biến chất lượ
ng nước ở điều kiện nền theo
không gian và thời gian. Các thông số giám sát gồm bùn cát lơ lửng, thành phần
hạt lơ lửng, nhiệt độ nước, độ mặn và một số thành phần khác. Tần suất giám sát
1 lần/tháng. Cho đến nay đã triển khai được 48 trạm giám sát chất lượng nước
sông, 8 trạm giám sát nước hồ và 57 trạm đo mặn trên phạm vi toàn quốc.
Từ kết quả giám sát chất lượng nướ
c quốc gia cho thấy, lưu vực sông Ba
chưa có trạm giám sát chất lượng nước quốc gia nào. Tuy nhiên với các thông số
và tần suất đo đạc chất lượng nước như trên đã nêu có thể là thông tin quý để
xem xét việc lựa chọn tần suất và thông số giám sát chất lượng nước ở sông Ba.
1.2.2.2 Giám sát chất lượng nước ở cấp bộ, ngành
Cục Bảo vệ môi trường phối hợp với các cơ
quan khác lập ra mạng quan
trắc chất lượng nước vào năm 1994 [23] theo qui định của Luật Bảo vệ môi
trường. Mạng này hiện có 56 trạm và được triển khai trên 28 con sông chính,
trong đó có 18 trạm đầu nguồn, 9 trạm biên giới, 17 trạm ngoài đô thị công
nghiệp, 8 trạm nông nghiệp và 4 trạm giới hạn triều. Tuỳ theo đối tượng, mục
đích sử dụng mà có thể bao gồm một số hoặc tất cả các thông s
ố bao gồm: nhiệt
độ, độ dẫn, màu, độ đục, TSS, DO, BOD
5
, Clorophyl a, NO
2
-
, NO
Báo cáo tổng kết đề tài
16
Ngoài ra, một số Bộ, ngành khác cũng lập ra mạng giám sát chất lượng
nước như Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Y tế, Bộ Thuỷ sản,
Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia, Bộ Quốc phòng, Bộ Giao
thông vận tải, Tổng Công ty dầu khí Việt Nam. Một số dự án liên quan đến thiết
kế và giám sát chất lượng nước gồm: hợp phần dự án chất lượng nước sông
Đáy-Nhuệ, h
ợp phần dự án chất lượng nước sông Cầu và hợp phần dự án chất
lượng nước sông Đồng Nai-Sài Gòn.
Từ kết quả nghiên cứu giám sát chất lượng nước của các bộ, ngành có thể
rút ra một số đánh giá sau:
+ Chỉ có Cục Bảo vệ môi trường là duy trì thường xuyên việc quan trắc các
thông số trên các trạm đã xác định; thông số và tần suất giám sát chất lượng
nước tương đố
i thống nhất. Thông số cụ thể của từng trạm phụ thuộc vào tình
hình cụ thể của đoạn sông. Tần suất giám sát từ 1 đến 2 lần/tháng
+ Các bộ, ngành khác cũng giám sát chất lượng nước nhưng thông số, tần
suất giám sát chất lượng nước cũng rất khác nhau. Việc giám sát chất lượng
nước chưa mang tính hệ thống và khi dự án kết thúc thì việc giám sát chất lượng
nướ
c cũng bị giám đoạn. Việc giám sát chất lượng nước chỉ trung vào một số
lưu vực cụ thể phục vụ mục đích cụ thể.
1.2.2.3 Giám sát chất lượng nước sông Ba
Mạng quan giám sát chất lượng nước ở sông Ba đã được triển khai từ sau
ngày giải phóng miền Nam. Các trạm quan trắc chất lượng nước bao gồm Củng
Sơn và Phú Lâm [22]. Chuỗi số liệu chấ
t lượng nước của các trạm này tương đối
dài. Trong những năm gần, người ta lập thêm trạm quan trắc An Khê ở đầu
sông Ba và sông Trà Khúc», [14] do PGS. TS. Nguyễn Văn Thắng, trường Đại
học thủy lợi làm chủ nhiệm. Đề tài nghiên cứu đã đạt được một số kết quả chính
sau:
Đề tài đã bổ sung cơ sở khoa học cho việc xác định ngưỡng khai thác, sử
dụng nước và dòng chảy môi trường;
Xây dựng mô hình kiểm toán nước và ứng dụng cho việc đánh giá, khai
thác, sử dụng nguồn nước lưu vực sông.
Ứng dụng một số phương pháp tính toán, đánh giá dòng chảy môi trường
và đề xuất phương pháp kết hợp để đánh giá dòng chảy môi trường cho
lưu vực sông Ba.
Tổng hợp các kết quả nghiên cứu ở sông Ba cho thấy những đề tài, dự án
đã sơ bộ đánh giá được điều kiện tự nhiên, các nguồn gây ô nhiễm nước và phân
tích chất lượng nước. Những kết quả này phần nào góp phầ
n vào xác định điều
kiện tự nhiên và đánh giá chất lượng nước sông Ba. Tuy nhiên, đặc điểm tự
nhiên, kinh tế xã hội và những nguồn ô nhiễm ở lưu vực sông Ba mới chỉ được
đánh giá sơ Bộ chưa đủ để khoanh vùng chất lượng nước và xác định nhân tố
chính ảnh hưởng đến thiết kế mạng giám sát chất lượng nước sông Ba.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
18
CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠNG GIÁM SÁT
CHẤT LƯỢNG NƯỚC
2.1 Một số khái niệm
Trong thiết kế lựa chọn vị trí giám sát chất lượng nước, người ta đưa ra
khái niệm về trạm nền và trạm tác động. Khái niệm về các trạm này được định
nghĩa dưới đây:
+ Trạm nền [19, 27]: trạm đặt tại vùng chưa bị tác động bởi các hoạt động
sản xuất của con người. Các trạm này dùng để xây dựng số liệu nền chất lượng
nhằm thu thập thông tin chất lượng nước đại diện cho lưu vực.
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
19
Ngoài ra đối với thiết kế trạm giám sát chất lượng nước thải, người ta
thường đặt các trạm gần các nguồn ô nhiễm đã biết. Phương pháp này cho phép
thu thập được các mẫu phản ánh được chất lượng nước theo chiều dòng chảy,
nhưng nó không phản ánh được xu thế diễn biến của chất lượng nước.
Nhìn chung các phương pháp đặt trạm chất lượng nước đã cố gắng
đặt các
trạm chất lượng nước sao cho có thể đạt được mục tiêu đề ra. Tuy nhiên, việc
lựa chọn trạm giám sát chất lượng nước dựa vào mục tiêu thường mang tính chủ
quan của người quyết định. Hơn nữa, khi có nhiều mục tiêu, việc lựa chọn trạm
vĩ mô gặp nhiều khó khăn do nhu cầu thông tin nhiều mà số lượng trạm bị giới
hạn.
Để khắc phục việc thiết kế mạng giám sát chất lượng nước nước mang tính
chủ quan của con người, đã có một số phương pháp thiết kế được đưa ra. Nổi
tiếng nhất phải kể đến là phương pháp của Horton (1945). Horton gán số cho
dòng chảy thượng nguồn nhỏ nhất trong mạng lưới sông là nhánh sông bậc 1,
dòng chảy được tạo thành từ sự hội nhập của hai nhánh sông bậc 1 là nhánh
sông bậc 2, nhánh sông bậc 3 được t
ạo thành từ các nhánh sông bậc 1,… Tuy
nhiên, phương pháp của Horton đã được tác giả Sharp (1970) chỉ ra nhược điểm,
đó là không phản ánh được vị trí của các nguồn ô nhiễm trong mạng lưới.
Khắc phục nhược điểm đã được Sharp chỉ ra, Shreve đã cải tiến phương
pháp của Horton, đó là sử dụng số nhánh sông hoặc số nguồn dòng chảy trong
mạng lưới để gán tầm quan trọng của đ
oạn sông hoặc đoạn nối riêng rẽ với một
trọng số nhất định (đoạn nối là một phần đoạn sông có điểm bắt đầu là điểm hợp
nhỏ nhất hợp lại, đó là những nhánh sông có lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất. Các
nhánh sông có lưu lượng lớn hơn được hình thành từ những nhánh sông có lưu
lượng nhỏ nhất. Cứ tiếp tục như vậy cho đến khi ra đến cửa sông, nhánh sông
lớn hơn sẽ được hình thành từ những nhánh sông nhỏ hơn liền kề để hình thành
lên mạ
ng lưới sông ngòi. Trên cơ sở đặc điểm sự hình thành mạng lưới sông
ngòi như vậy, Sharp tiến hành việc gán bậc cho các nhánh sông. Những nhánh
không có sông khác nhập lưu vào, tức nhánh sông có lưu lượng nhỏ nhất được
gán bậc 1; những nhánh sông được hình thành từ 2, 3, 4, nhánh sông nhỏ nhất
thì được gán các bậc tương ứng là 2, 3, 4, Cứ tiếp tục việc gán số như vậy,
cửa ra của sông sẽ được gán bậc lớn nhất, bằ
ng tổng số nhánh sông bậc 1 của
mạng lưới sông ngòi. Việc đánh số nhánh sông được minh họa ở hình 1.
2.3.1.2 Xác định nhánh sông/đoạn sông giám sát chất lượng nước cấp 1 (còn gọi
là trọng tâm của lưu vực sông)
Trên cơ sở gán bậc cho các nhánh sông như đã trình bày ở trên, tiến hành
xác định nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 1 theo công thức sau:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
=
2
1
0
1
N
1
sẽ được lựa chọn làm
nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 1. Trị số M1 sau khi được chọn sẽ
được ký hiệu là M
1
*.
Khi đã xác định được nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 1, lưu vực
sông nghiên cứu sẽ được chia làm 2 phần gồm thượng lưu và hạ lưu với số
nhánh sông ở mỗi phần tương đối bằng nhau. Việc xác định nhánh sông giám sát
chất lượng nước cấp 2 và cấp 3 của mỗi phần như sau:
2.3.1.3 Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 2 (của phần thượng lưu)
Nhánh sông giám sát chất l
ượng nước cấp 2 của phần thượng lưu được xác
định theo công thức:
2
1
*
1
2
+
=
M
M
(2-2)
Khi đã xác định được nhánh cấp 2, phần thượng lưu lại được chia ra làm 2
phần nhỏ hơn gồm phần trên của thượng lưu và phần dưới của thượng lưu (tức
mỗi phần là ¼ lưu vực sông). Việc xác định nhánh sông giám sát chất lượng
nước cấp 3 của mỗi phần như sau:
2.3.1.4 Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3 (thuộc phần trên của thượng
lưu)
1
21
'3
MM
M
(2-4)
Hoặc
2'3''3
MMM
+
=
(2-4’)
Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mạng giám sát chất lượng nước sông Ba
Báo cáo tổng kết đề tài
23
Việc lựa nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3 thuộc phần dưới của
thượng lưu tùy thuộc vào tình hình thực tế. Nếu có 2 trị số trong sơ đồ đều trùng
với 2 giá trị tìm được theo các công thức (4) và (4’) thì ta chọn một trong hai vị
trí trên sơ đồ để làm nhánh giám sát chất lượng nước cấp 3 cho phần dưới của
thượng lưu. Nếu chỉ có một trị số trên sơ đồ trùng với m
ột trong hai giá trị tính
toán theo các công thức (4) và (4’) thì trị số nào trên sơ đồ trùng với giá trị tìm
được sẽ chọn làm nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 3. Nếu không trị số
nào trên sơ đồ trùng với giá trị tìm được trong các công thức trên thì trị số nào
trên sơ đồ gần nhất với một trong giá trị tính toán sẽ được chọn làm nhánh giám
sát chất lượng nước cấp 3.
2.3.1.6 Nhánh sông giám sát chất lượng nước cấp 2 (của phần h
ạ lưu)
Nhánh giám sát chất lượng nước cấp 2 cấp của phần hạ lưu được xác định
Nhánh cấp 3 thuộc phần trên của hạ lưu được xác đị
nh theo công thức:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
=
2
1
2
3
M
M
(2-6)
Trong đó M
2
có vị trí tại trạm giám sát chất lượng nước cấp 2 nhưng có giá
trị được tính theo công thức (1) của sơ đồ đánh số ở hình 2. Trong sơ đồ của
hình 2 khi tính theo công thức (1) thì giá trị của M
2
xác định được là 6.
Copyright: Tài liệu đại học ©