ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
-------------- oOo -------------

PHẠM THỊ HOÀNG GIA

LUẬN VĂN THẠC SỸ

TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TỰ
LÀM SẠCH CỦA SÔNG. ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM TRÊN LƯU VỰC
SÔNG SÀI GÒN

CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60.85.06

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2009


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
-------------- oOo ------------Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TSKH. BÙI TÁ LONG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ kí)

Cán bộ chấm nhận xét 1:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ kí)

Cán bộ chấm nhận xét 2:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ kí)


Khóa

: K2007

I.

Phái : Nữ
Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh

TÊN ĐỀ TÀI : “Nghiên cứu xác định các hệ số đánh giá khả năng tự làm sạch

của sông. Áp dụng thử nghiệm trên lưu vực sông Sài Gòn”
II.

TÓM TẮT NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
- Tổng quan nghiên cứu trong ngoài nước về các hệ số tham gia vào quá trình
tự làm sạch chất lượng nước trên kênh sông.
- Thu thập số liệu về điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội của lưu vực sông Sài
Gòn, từ đó xác định hiện trạng quản lý chất lượng nước lưu vực sông.
- Thu thập bản đồ số hệ thống lưu vực sông Sài gòn, số liệu quan trắc chất
lượng nước, nguồn thải làm cơ sở tính toán hệ số thấm khí cho sông Sài Gòn.
- Ưng dụng phần mềm Mike11 xác định hệ số tự làm sạch của sông Sài Gòn.
- Tính toán mô phỏng ô nhiễm nước sông Sài Gòn theo các kịch bản khác nhau.

III.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/4/2009

IV.

LỜI CÁM ƠN
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn của mình, PGS.TSKH Bùi
Tá Long, người đã đặt bài toán, quan tâm giúp đỡ, đóng góp ý kiến về mặt chuyên
môn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành Luận văn này.
Tôi xin kính gửi lời biết ơn đến tập thể các Thầy Cô Viện Môi trường và Tài
nguyên, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh đã cho tôi kiến thức trong suốt
quá trình học vừa qua.
Tôi xin gửi lời cám ơn đến các anh chị trong phòng Tin học Môi trường, Viện
Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè, những người thân
yêu nhất đã hỗ trợ, khích lệ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như
trong thời gian thực hiện Luận văn.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn.

1


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Sông Sài Gòn trong hệ thống lưu vực sông Đồng Nai có vai trò quan trọng
trong chiến lược phát triển kinh tế- xã hội của các tỉnh/thành mà nó chảy qua. Tuy
nhiên, sự phát triển kinh tế của khu vực sẽ kéo theo sự gia tăng ô nhiễm, ảnh hưởng
đến khả năng tự làm sạch của sông. Mức độ đóng góp của các loại nguồn thải gây ô
nhiễm và trong tương lai diễn biến ô nhiễm hệ thống sông Sài Gòn phụ thuộc rất
nhiều vào khả năng tự làm sạch của sông.
Từ đó nghiên cứu khả năng tự làm sạch của sông Sài Gòn là một bài toán cần

thiết trong khuôn khổ chương trình bảo vệ môi trường lưu vực sông Đồng Nai. Đây
là đối tượng quan tâm của nhiều đề tài, dự án khoa học các cấp. Không thể phủ nhận



DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VIẾT TẮT

THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT

BOD

Nhu cầu oxy sinh học

COD

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Nhu cầu oxy hòa tan

SS

Chất lơ lửng

KCN/CCN/KCX

Khu công nghiệp/cụm công nghiệp/khu chế xuất

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam



DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1-1 Diện tích các tỉnh/thành trên lưu vực sông Sài Gòn .................................. 19
Bảng 1-2 Nhiệt độ trung bình qua các trạm khí tượng thủy văn ............................... 22
Bảng 1-3 Lượng mưa trung bình của Thành phố Hồ Chí Minh năm 2008 ............... 23
Bảng 1-4 Các chi lưu chính trên sông Sài Gòn ........................................................ 24
Bảng 1-5 Dân số và mật độ dân cư trong lưu vực sông Sài Gòn năm 2009 .............. 25
Bảng 1-6 Các đơn vị hành chính trong lưu vực sông Sài Gòn .................................. 25
Bảng 1-7 Số trang trại năm 2008 phân theo ngành hoạt động và phân theo địa
phương .................................................................................................................... 27
Bảng 1-8 Giá trị sản xuất nông nghiệp theo giá ....................................................... 27
Bảng 1-9 Các KCN/CCN đang hoạt động trên địa bàn tỉnh Tây Ninh...................... 29
Bảng 1-10 Quy hoạch các KCN/CCN tỉnh Tây Ninh đến 2020 ............................... 30
Bảng 1-11 Các KCN/CCN trên địa bàn tỉnh Bình Dương ........................................ 32
Bảng 1-12 Quy hoạch các KCN/CCN tỉnh Bình Dương đến 2020 ........................... 34
Bảng 1-13 Các KCX/KCN đã đi vào hoạt động tại TPHCM.................................... 36
Bảng 1-14 Các KCN đã có chủ trương thành lập, đang triển khai tại TPHCM ......... 36
Bảng 1-15 Quy mô các KCN/KCX TPHCM tới 2025 ............................................. 37
Bảng 2-1 Hệ số tốc độ khử oxy tại các đối tượng nghiên cứu khác nhau ................. 50
Bảng 2-2 Giá trị hệ số thấm khí trong sông Ohio ..................................................... 54
Bảng 2-3 Các công thức tính hệ số thấm khí............................................................ 55
Bảng 2-4 Giá trị hệ số k1 và k2 theo nhiệt độ .......................................................... 66
Bảng 3-1 Các trạm quan trắc nước mặt và thủy văn trên sông Sài Gòn .................... 69
Bảng 3-2 Kết quả quan trắc nước cho mục đích cấp nước tháng 07/2008 ................ 69
Bảng 3-3 Kết quả quan trắc nước cho mục đích cấp nước tháng 08/2008 ................ 70
Bảng 3-4 Kết quả quan trắc nước mặt tại các trạm còn lại trên hệ thống sông Sài Gòn
vào tháng 7/2008 ..................................................................................................... 77
5


6


Bảng 4-6 Thông số chất lượng nước năm 2020 không đạt TCVN 5945:2005 tại các
nguồn thải chính trên lưu vực sông Sải Gòn .......................................................... 122
Bảng 4-7 Giá trị BOD theo hết quả quan trắc và tính toán dựa vào các công thức . 127
Bảng 4-8. Hệ số tự làm sạch dựa theo công thức đã nêu trên ................................ 128

7


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1-1 Bản đồ lưu vực sông Sài Gòn ................................................................... 20
Hình 1-2 Biểu đồ biến động nhiệt độ trung bình trên lưu vực sông Sài Gòn theo thời
gian ......................................................................................................................... 22
Hình 1-3 Biểu đồ lượng mưa trung bình năm 2008 tại Tp. Hồ Chí Minh ................. 23
Hình 1-4 Biểu đồ dân số các tỉnh thành trên lưu vực sông Sài Gòn.......................... 25
Hình 1-5 Biểu đồ số trang trại năm 2008 phân theo ngành hoạt động tại các
tỉnh/thành trên lưu vực sông Sài Gòn ...................................................................... 27
Hình 1-6 Biểu đồ giá trị sản xuất nông nghiệp theo giá ........................................... 28
Hình 2-1 Cơ chế quá trình tự làm sạch của nước ..................................................... 42
Hình 2-2 Đường cong DO ....................................................................................... 44
Hình 2-3 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ oxy trong nước .................................. 47
Hình 2-4 Mối quan hệ giữa chất lượng nước và các yếu tố xung quanh ................... 48
Hình 2-5 Mô hình tính toán k1 và BOD toàn phần đầu tiên bằng phương pháp ReedTheriault /[15]/ ........................................................................................................ 51
Hình 2-6 Các yếu tố ảnh hưởng đến oxy hòa tan trong nước ................................... 52
Hình 2-7 So sánh các công thức theo độ cao trung bình mực nước .......................... 59
Hình 2-8 Sự phân bố nồng độ bởi lớp màng ............................................................ 60
Hình 3-1 Bản đồ vị trí các trạm quan trắc trên lưu vực sông Sài Gòn ...................... 71
Hình 3-2 Diễn biến độ pH tại các trạm quan trắc sông Sài Gòn ............................... 72

Hình 3-18 Bản đồ các KCN/CCN quy hoạch mới trên lưu vực sông Sài Gòn .......... 89
Hình 4-1. Sơ đồ chuyển hoá giữa các hợp phần trong các quá trình sinh học ......... 110
Hình 4-2 Các bước tiến hành tính toán trong MIKE 11 ......................................... 112
Hình 4-3 Một số vị trí mặt cắt trên sông Sài Gòn.................................................. 113
Hình 4-4 Hình dạng mặt cắt tại vị trí đầu nguồn sông Sài Gòn .............................. 113
Hình 4-5. Hệ số k1 được lựa chọn và nhập vào Mike11 ......................................... 116
Hình 4-6 Vị trí các nguồn thải chính trên lưu vực sông Sài Gòn ............................ 118
Hình 4-7 Các số liệu điều kiện biên ....................................................................... 119
Hình 4-8 Mô phỏng chất lượng nước theo module Ecolab ..................................... 119
Hình 4-9 Các thông số thủy lực ............................................................................. 120
9


Hình 4-10 Mô phỏng mực nước cao nhất trên sông Sài Gòn................................. 123
Hình 4-11 Mô phỏng lưu lượng cao nhất trên sông Sài Gòn .................................. 123
Hình 4-12 Mô phỏng độ sâu cao nhất trên sông Sài Gòn ....................................... 123
Hình 4-13 Giá trị BOD theo công thức của O'connor – Dobbins (1958) ................ 124
Hình 4-14 Giá trị BOD theo công thức của Churchill et al (1962) ......................... 125
Hình 4-15 Giá trị BOD theo công thức của Owens et al (1964) ............................. 125
Hình 4-16 Giá trị BOD theo công thức của Langbein và Durum (1967) ................ 126
Hình 4-17 Giá trị BOD theo công thức của Isaacs và Gaudy (1968) ...................... 126
Hình 4-18. So sánh độ chênh lệch giữa mô hình và số liệu quan trắc với các hệ số K2
khác nhau .............................................................................................................. 127
Hình 4-19 Mô phỏng BOD5 cực đại ứng với kịch bản 1 ........................................ 128
Hình 4-20 Mô phỏng BOD5 trung bình ứng với kịch bản 1.................................... 129
Hình 4-21 Biểu đồ diễn biến BOD5 theo thời gian tại một số mặt cắt ứng với kịch bản
1 ............................................................................................................................ 129
Hình 4-22 Mô phỏng COD cực đại ứng với kịch bản 1.......................................... 130
Hình 4-23 Mô phỏng COD trung bình ứng với kịch bản 1 ..................................... 130
Hình 4-24 Diễn biến COD theo thời gian tại một số mặt cắt ứng với kịch bản 1 .... 131

SUMMARY .............................................................................................................. 3
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... 4
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................... 5
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................. 8
MỤC LỤC .............................................................................................................. 12
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 15
1.

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 15

2.

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 16

3.

Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 16

4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 17

5.

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 17

CHƯƠNG I ............................................................................................................. 19
TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................. 19

1.1. Điều kiện địa lý – tự nhiên .................................................................... 19


CHƯƠNG III .......................................................................................................... 68
CƠ SỚ THỰC TIỄN ĐỂ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TỰ LÀM SẠCH CỦA SÔNG SÀI
GÒN .............................................................................................................................. 68

3.1. Mô tả số liệu quan trắc chất lượng nước được sử dụng.......................... 68
3.1.1. Chất lượng nước khu vực thượng lưu và trung lưu hệ thống sông Sài Gòn
.............................................................................................................................. 69
3.1.2. Chất lượng nước tại khu vực hạ lưu lưu vực sông Sài Gòn........................ 76
3.1.3. Chất lượng nước tại kênh rạch nội thành, nội thị và ven đô ....................... 80

3.2. Mô tả số liệu nguồn thải được sử dụng.................................................. 82
3.2.1. Nguồn tự nhiên ........................................................................................... 82
3.2.2. Nguồn nhân tạo ........................................................................................... 83

CHƯƠNG IV. ....................................................................................................... 107
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................................... 107

4.1. Giới thiệu chung về MIKE 11 ............................................................. 107
4.2. Module EcoLab trong bộ chương trình MIKE..................................... 108
4.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu cho ứng dụng Mike11 .................................... 111
4.3.1. Các bước tiến hành tính toán trên MIKE 11 ............................................. 111
4.3.2. Các tài liệu làm cơ sở tính toán ................................................................ 112
4.3.3. Mô tả kịch bản tính toán hệ số k2 ............................................................. 117

4.4. Kết quả tính toán hệ số tự làm sạch của sông Sài Gòn ......................... 122
4.5. Kết quả tính toán mô phỏng chất lượng nước sông Sài Gòn ................ 128
4.6. Đề xuất ............................................................................................... 141
4.6.1. Hạn chế ô nhiễm từ khu công nghiệp ....................................................... 141
4.6.2. Qui hoạch hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cho các khu đô thị .... 142

nước thải sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và cả chất thải đô thị với nồng độ
nhiễm bẩn cao, đe doạ nghiêm trọng đến khả năng tự làm sạch và chất lượng nguồn
nước. Có thể nói với tốc độ phát triển đô thị quá nhanh cùng với việc gia tăng các
hoạt động sản xuất thì trong tương lai gần sông Sài Gòn sẽ trở thành “dòng sông
chết”.
Đứng trước tình trạng này, nhiều giải pháp đã được đưa ra như: tăng cường
kiểm tra, xử lý các cơ sở sản xuất xả thải trực tiếp vào sông; lập thêm các trạm quan
trắc nước sông Sài Gòn như trạm Bến Súc, Thị Tính, Bến Củi; thu phí xả thải,….Tuy
nhiên hiện nay giải pháp thống nhất và hiệu quả để quản lý chất lượng nước sông Sài
Gòn vẫn chưa được các cơ quan chức năng đưa ra. Vì vậy vấn đề đặt ra là : Cơ sở
15


nào và công cụ gì góp phần quản lý chất lượng nước sông một cách có hiệu quả và
kinh tế?
Trong công tác quản lý tổng hợp nguồn nước, mô hình chất lượng nước là một
công cụ đắc lực, toàn diện và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Mô hình chất lượng
nước cung cấp các cơ sở khoa học giúp nhà quản lý đề ra các giải pháp bảo vệ và
khai thác hiệu quả nguồn nước. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về mô hình chất
lượng nước, muốn áp dụng mô hình này tại Việt Nam phải có những nghiên cứu thực
nghiệm để hiệu chỉnh các thông số cho phù hợp, trong đó có hệ số khả năng tự làm
sạch của sông. Nhưng vấn đề hiện nay là vẫn chưa có một tiêu chuẩn phổ biến và rõ
ràng để quyết định phương pháp tính toán hệ số trên. Đây cũng chính là tính cấp thiết
của đề tài “Nghiên cứu xác định các hệ số đánh giá khả năng tự làm sạch của
sông. Áp dụng thử nghiệm trên lưu vực sông Sài Gòn”. Các kết quả của đề tài này
sẽ giúp sử dụng một cách bền vững nguồn nước sông Sài Gòn, cũng như giúp các cơ
quan chức năng tính toán, xem xét đánh giá mức độ, dự báo xu thế thay đổi chất
lượng nước sông theo xu thế phát triển kinh tế xã hội trên địa bàn Thành phố Hồ Chí
Minh.
Nghiên cứu này mặc dù chỉ thể nghiệm cho khu vực sông Sài Gòn đoạn chảy

phù hợp cho dòng chảy sông Sài Gòn.
ü Dự báo khả năng tự làm sạch của nước theo các kịch bản khác nhau trên cơ sở
các số liệu của sự phát triển kinh tế xã hội trên địa bàn đến năm 2010. Xây dựng quy
trình tính toán, áp dụng mô hình khả năng tự làm sạch trong công tác dự báo xu thế
biến đổi chất lượng nước tại các lưu vực khác.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
ü Về địa lý : Lưu vực sông Sài Gòn
ü Về môi trường : nghiên cứu chất lượng nước sông Sài Gòn
ü Về công nghệ : Ứng dụng phần mềm MIKE 11.
5. Phương pháp nghiên cứu
17


Các phương pháp sau đây được sử dụng để thực hiện đề tài:
ü Phương pháp kế thừa : kế thừa các nghiên cứu lý thuyết, các số liệu quan trắc
chất lượng nước sông Sài Gòn, tính toán về chế độ thủy lực, dòng chảy cũng như số
liệu thống kê về sinh vật, chất lượng nước ( BOD, DO, TSS, pH, độ mặn, tổng N,
tổng P, dầu mỡ, E.coli).
ü Phương pháp phân tích thống kê : được sử dụng để phân tích, xử lý các số liệu
thu thập được.
ü Phương pháp điều tra khảo sát thực tế: xây dựng các biểu mẫu và tiến hành
điều tra khảo sát thực tế.
ü Phương pháp chuyên gia: nhằm thu thập các ý kiến của chuyên gia am hiểu về
lĩnh vực đang xem xét.
ü Phương pháp so sánh : được sử dụng trong đánh giá các kết quả nghiên cứu:
đánh giá khả năng tự làm sạch của sông ở các thời điểm khác nhau, đánh giá các hệ
số đã xác định, độ tin cậy của mô hình thiết lập…
ü Phương pháp mô hình hóa: ứng dụng mô hình mô phỏng dòng chảy và chất
lượng nước đang được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam như : Mike11 để xém xét khả
năng tự làm sạch của sông. Từ kết quả này đối chiếu so sánh với các mô hình tự làm

Tây Ninh

02

Bình Dương

2696.2

03

Bình Phước

6883.5

04

Tp. Hồ Chí Minh

2095.2

Tổng cộng

15710.3

Nguồn: Niên giám thống kê của Tây Ninh, Bình Dương, Bình Phước và Tp. Hồ Chí
Minh năm 2009

19



: 264208 ha (50.06%)

-

Đất đỏ vàng

: 81214 ha (17.85%)

-

Đất phèn

: 18559 ha (4.08%)

-

Đất phù sa

: 14937 ha (3.28%)

-

Đất dốc tụ

: 12131 ha (2.66%)

1.1.4. Đặc điểm khí hậu
Lưu vực sông Sài Gòn mang tính chất khí hậu của 4 tỉnh/thành phố (Tây
Ninh, Bình Dương, Bình Phước và thành phố Hồ Chí Minh). Khí hậu nhiệt đới gió
mùa, cận xích đạo. Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa bắt