ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Cái Anh Tú
SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Cái Anh Tú
SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY
Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
này đã được cảm ơn và thông trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ
nguồn gốc
Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013
Người thực hiện luận văn
Cái Anh Tú
4
MỤC LỤC
1 2
1
1
1
MỞ ĐẦU
Mục tiêu nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1.Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội
3 7
tại lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy
1.2.Một số nghiên cứu chính đã thực hiện về chất lượng nước sông
thông qua số lần thông số môi trường quan trắc đạt và không đat
QCVN
3.2.2. Phương pháp 2 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc
tính toán chỉ số ô nhiễm tổng IB1
3.2.3. Phương pháp 3 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc
tính toán chỉ số WQI
48
52
5
A) Kịch bản 1: Tính WQI không có trọng số
B) Kịch bản 2: Tính WQI có trọng số
Trường hợp 1: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Đáy
53 – 58
58
60
Trường hợp 2: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Nhuệ
64
Trường hợp 3 Trọng số chung cho cả lưu vực NhuệĐáy
65
3.2.4. Phương pháp 4 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc
85
86 88
89 100
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
WQI
:
Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index)
6
QCVN
TCVN
UBND
TNMT
CLN
CTCP
CLN
BTNMT
BOD
COD
DO
QLMT
KTXH
PP
TCMT
Lượng oxy hoà tan (Dissolvel Oxygen)
Quản lý môi trường
Kinh tế xã hội
Phương pháp
Tổng Cục môi trường
Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các
:
mục đích khác như loại A2, B1 và B2.
Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp
dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động vật thủy
B1
:
sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2
Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục
đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương
B2
tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2
Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu
chất lượng nước thấp
DANH MỤC BẢNG
Tên bảng
Bảng 1– Các vị trí lấy mẫu sông Nhuệ
Bảng 13 Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Nhuệ
21
Bảng14 Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo
29
22
23
24
24
26
26
28
sông Đáy
Bảng 15 Giá trị COD tại các điểm lấy mẫu dọc
30
theo sông Nhuệ
Bảng 16 Giá trị COD tại các điểm lấy mẫu dọc
30
theo sông Đáy
Bảng 17 Giá trị BOD tại các điểm lấy mẫu dọc
dọc theo sông Nhuệ
Bảng 24 Giá trị Coliform tại các điểm lấy mẫu
dọc theo sông Đáy
Bảng 25 Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông
Nhuệ
Bảng 26 – Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông
Đáy
43
Bảng 27 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông
47
37
44
45
Nhuệ thông qua số lần thông số môi trường quan trắc
đạt và không đat QCVN
Bảng 28 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông
48
Đáy thông qua số lần thông số môi trường quan trắc
đạt và không đat QCVN
Bảng 29 Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc
49
55
9
sông Nhuệ vào mùa mưa
Bảng 38 Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá
chất lượng nước sông Đáy vào mùa khô
Bảng 39 Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá
chất lượng nước sông Đáy vào mùa mưa
Bảng 40 – Trọng số đối với các thông số môi trường
nước sông theo các trường hợp khác nhau
Bảng 41 Tính WQI các thông số trên các mẫu ở sông
Đáy
Bảng 42 Đánh giá chất lượng thông qua chỉ số WQI
56
57
60
60
61
(trường hợp có trọng số)
Bảng 43 Đánh giá chất lượng sông Đáy (trường hợp
62
có trọng số)
Bảng 44 Tính WQI cho các thông số ở sông Nhuệ
Bảng 45 Đánh giá chất lượng sông Nhuệ (trường
78
79
10
11
MỞ ĐẦU
Số liệu quan trắc nước mặt từ các chương trình quan trắc thường được sử dụng
trong các báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông. Các thông số trong môi
trường nước được phân tích đánh giá và đưa ra các nhận định về hiện trạng và diễn
biến của chất lượng nước.
Ngoài các phân tích đánh giá cho từng thông số, các bộ chỉ thị môi trường quốc
gia cũng đã được xây dựng. Bộ chỉ thị môi trường nước mặt lục địa đã có quy định chi
tiết và đang được áp dụng cho cấp độ địa phương cũng như quốc gia.
Trước đây, đã có nhiều chương trình quan trắc ở lưu vực sông Nhệu – Đáy
nhưng nhìn chung hoạt động quan trắc vẫn còn một số hạn chế như:
Các dữ liệu quan trắc được thu thập chưa đầy đủ.
Một số chương trình quan trắc chưa được gắn liền với mục tiêu sử dụng nước.
Phương pháp tiếp cận, phương pháp đánh giá chất lượng nước hiện vẫn còn chưa
thống nhất, chưa hệ thống, trong đó có việc sử dung các chỉ số để đánh giá.
Chỉ số chất lượng nước và các phương pháp đánh giá chất lượng nước là công
cụ
phục vụ việc đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mục đích quy hoạch
sử dụng hợp lý nguồn nước mặt và xây dựng định hướng kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ
môi trường nước. Từ đó, xây dựng các biện pháp để kiểm soát ô nhiễm môi trường
nước tốt hơn, đây là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách.
Lưu vực sông Nhuệ Đáy là một trong ba lưu vực được quan tâm hàng đầu trong
2
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1.
Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tại
lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy
Lưu vực sông Nhuệ Đáy có tọa độ địa lý từ 200 21020' vĩ độ Bắc và 1050
106030' kinh độ Đông, diện tích 7665 km2, chiếm 10% diện tích toàn lưu vực sông
Hồng, Bao gồm địa phận hành chính của các tỉnh sau:
Tỉnh Hòa Bình: gồm các huyện Lương Sơn, Kim Bôi, Lạc Thủy, Yên Thủy.
Thành phố Hà Nội: gồm nội thành, quận Hà Đông (Tp.Hà Đông), các huyện Từ
Liêm, Thanh Trì, Đan Phượng, Hoài Đức, Thường Tín, Phú Xuyên, Thanh Oai, Ứng
Hòa, Chương Mỹ, Mỹ Đức.
Tỉnh Hà Nam: gồm thành phố Phủ Lý và các huyện Duy Tiên, Lý Nhân, Kim
Bảng, Bình Lục, Thanh Liêm.
Tỉnh Nam Định: gồm thành phố Nam Đinh và các huyện Nam Trực, Vụ Bản,
Xuân Trường, Trực Ninh, Nghĩa Hưng, Ý Yên, Giao Thủy, Hải Hậu.
Tỉnh Ninh Bình: gồm thành phố Ninh Bình, tp. Tam Điệp và các huyện Gia Viễn,
Nho Quan, Hoa Lư, Yên Khánh, Yên Mô, Kim Sơn.
Lưu vực được giới hạn như sau:
3
Phía Bắc và phía Đông được giới hạn bởi đê Sông Hồng kể từ ngã ba Trung Hà
tới cửa Ba Lạt với chiều dài 242 km.
các làng nghề đều phát triển tự phát theo yêu cầu của thị trường nên thiết bị, công nghệ
đơn giản, mặt bằng sản xuất nhỏ, khả năng đầu tư cho các hệ thống xử lý nước thải
rất hạn chế. Nước thải của các làng nghề này không qua xử lý hoặc xử lý ko hiệu quả.
Tổng lượng nước thải phát sinh từ các làng nghề này khoảng 50.00060.000m3 nước
thải/ngày, trong đó riêng ở Hà Nội đã chiếm khoảng 40% /1/ /2/.
Về đặc điểm thủy văn, nói chung, 90% lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đáy
có nguồn gốc từ sông Hồng chuyển sang, chỉ 10% còn lại bắt nguồn từ trên lưu vực.
Tổng dòng chảy năm khoảng 28,8 tỉ m3, trong đó có đến 25,8 tỉ m3 (chiếm 8590%) bắt
nguồn từ sông Hồng qua sông Đào. Lượng dòng chảy trên sông Hoàng Long chiếm
khoảng 2.4% tổng dòng chảy năm, tương đương 0.68 tỉ m3. Lượng dòng chảy trên sông
Tích vào sông Đáy tại Ba Thá chiếm khoảng 4.7%, tương đương 1.35 tỉ m3.
Mật độ lưới sông trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0.7 1.2 km/km2. Hệ thống
sông này gồm 2 con sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy.
Chế độ thủy văn sông Nhuệ sông Đáy 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 sông khác cũng như chế độ vận hành của các công trình
thủy lợi trên sông. Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất
định giữa các đoạn sông.
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 mưa và
mùa khô. Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, chiếm 80 85% lượng mưa cả năm. Mùa khô
từ tháng XI đến tháng IV năm sau.
a) Sông Nhuệ: bắt nguồn tại cống Liên Mạc, lấy nước từ sông Hồng chảy vào. Đây
là nguồn nước cấp cho nhiều hệ thống, công trình thủy lợi như Hà Đông, Đồng Quan,
Nhật Tựu, Lương Cổ Điệp Sơn. Ngoài ra, sông Nhuệ còn đóng vai trò tiêu nước cho
5
thành phố Hà Nội và thị xã Hà Đông. Nước sông Tô Lịch thường xuyên xả vào sông Nhuệ
cung cấp, quan trọng nhất là sông Tích, sông Bôi, sông Đào và sông Nhuệ. Sông Đáy dài
237 km, diện tích lưu vực khoảng 6.592 km2 (chiếm 83% diện tích toàn LVS Nhuệ
Đáy). Chế độ dòng chảy của sông Đáy rất phức tạp và có sự khác nhau giữa các đoạn
sông do địa hình lòng dẫn và ảnh hưởng từ chế độ dòng chảy của sông Đào và triều
cường
Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km, diện tích lưu vực xấp xỉ 850.000 ha. Sông
Đáy nguyên là một phân lưu lớn đầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng, bắt đầu từ cửa Hát
Môn chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam rồi đổ ra biển qua Cửa Đáy. Sông Đáy
bản thân nó cũng có các sông nhánh khác đổ vào nên chế độ dòng chảy tương đối phức
tạp, vừa chịu ảnh hưởng của sông Hồng vừa chịu ảnh hưởng của các sông nội địa và
thủy triều. Nhìn chung, sông Đáy hoàn toàn mang các đặc thù của sông đồng bằng. Vào
mùa lũ, dòng chảy lũ trên sông Đáy phản ánh các đặc trưng chế độ dòng chảy lũ cả trên
sông Hồng cũng như trên vùng núi. Do có đập Đáy, nước sông Hồng không thường
xuyên vào sông Đáy qua cửa đập này trừ những khi phân lũ. Khi đập đáy đóng, sông Đáy
chủ yếu nhận nước từ các sông nhánh là: sông Tích, sông Thanh Hà, Sông Châu Giang,
sông Nhuệ, sông Hoàng Long, sông Sắt, sông Đào và sông Bút, phần đầu nguồn sông (từ
km 0 đến Ba Thá dài 71 km) coi như một đoạn sông chết. Ở đoạn sông này xảy ra hiện
tượng bồi lắng, nhân dân ven sông lấn đất canh tác làm dòng sông hẹp và nông, cản trở
việc thoát lũ mùa mưa. Tại điểm giao nhau giữa sông Đáy và sông Hồng thuộc địa phận
tỉnh Hà Tây cũ có hai công trình kiểm soát lũ trên sông Đáy, điều tiết dòng chảy từ sông
Hồng vào. Việc tiêu nước trên sông Đáy dùng động lực là chính, chỉ có một số khu vực
miền núi, trung du giáp biển là có thể tự chảy vì lợi dụng được độ dốc và thủy triều.
1.2.
Một số nghiên cứu chính đã thực hiện về chất lượng nước sông Nhuệ Đáy
Trong thời gian qua đã có một số nghiên cứu về chất lượng nước sông
Nhuệ Đáy, trong đó tiêu biểu là nghiên cứu:
2%
8%
Hà Nôi
Hà Nam
Nam Định
Ninh Bình
Hòa Bình
76%
Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào
Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào
lưu vực sông Đáy – Nhuệ /12/
lưu vực sông Đáy – Nhuệ /12/
Tỷ lệ nước thải bệnh viện đổ vào lưu
Tỷ lệ phân bố các làng nghề trên lưu
8
vực sông Đáy – Nhuệ /12/
vực sông Đáy – Nhuệ /12/
Hình 1 – Tỷ lệ các nguồn nước đổ vào sông lưu vực sông Nhuệ – Đáy /12/
Quy trình xây dựng mô hình chỉ số chất lượng nước thông qua 4 bước:
Bước 1: Lựa chọn thông số
Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo – tính toán WQI thông
số
Bước 3: Trọng số
Bước 4: Tính toán chỉ số WQI cuối cùng
Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều các
nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI.
Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo phương
pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation FoundationNSF) – sau đây gọi
tắt là WQINSF
Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The Canadian
Council of Ministers of the Environment CCME, 2001) xây dựng
Châu Âu: Các quốc gia ở châu Âu chủ yếu được xây dựng phát triển từ WQI –
NSF (của Hoa Kỳ), tuy nhiên mỗi Quốc gia – địa phương lựa chọn các thông số và
phương pháp tính chỉ số phụ riêng
Các quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI – NSF, nhưng mỗi quốc gia có
thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng.
1.3.2. Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng các chỉ số
đánh giá chất lượng nước mặt
Phạm Thị Minh Hạnh, 2008 đưa ra mô hình WQI với chỉ số chất lượng nước
được chia làm 2 loại là: Chỉ số chất lượng nước cơ bản IB và chỉ số chất lượng nước
tổng hợp IO. Chỉ số chất lượng nước cơ bản được tính cho 8 thông số chính (COD,
BOD5, DO, độ đục, SS, NH4+ N, PO43P và Coliform. Chỉ số chất lượng nước tổng
hợp ngoài 8 thông số trên được tính thêm các thông số pH, nhiệt độ, các kim loại nặng
10
và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nước, chỉ số chất lượng nước tổng hợp cung
vực nội thành và ngoại thành. Dựa vào kết quả quan trắc của Sở TN&MT Hà Nội /14/,
số liệu phân tích diễn biến CLN theo chiều dài các sông chính kết hợp phương pháp xác
định chỉ số CLN (WQI) đề xuất trong Đề tài "Nghiên cứu phân vùng chất lương nước
sông hồ theo WQI và đề xuất phương án sử dụng, BVMT nước mặt vùng Hà Nội" đã
được Sở KHCN TP. Hà Nội nghiệm thu (2010).
11
Phân vùng CLN sông, hồ (phân vùng theo chất lượng và mức độ ô nhiễm nguồn
nước) đối vói một lưu vực sông hoặc một địa phương là nội dung đặc biệt quan trọng
không chỉ trong quản lý môi trường mà còn phục vụ cho quy hoạch sử dụng và BVMT
nước. Trong năm 2008, Bộ TN&MT đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN
mặt (QCVN 08:2008/BTNMT).
Để có cơ sở khoa học và thực tiễn trong việc phân loại và phân vùng CLN theo
QCVN 08:2008/BTNMT cần áp dụng hệ thống phân loại theo chỉ số, CLN (WQI) phù
họp đặc điểm nguồn nước của địa phương hoặc lưu vực.
Khi có phân vùng tốt, các cấp lãnh đạo và các sở, ngành, doanh nghiệp ở TP. Hà
Nội và cộng đồng sẽ xác định rõ: vùng (đoạn sông) đạt yêu cầu về CLN an toàn cho
cấp nước sinh hoạt (lấy nước cho nhà máy nước); vùng đạt yêu cầu về CLN có khả
năng nuôi trồng thủy sản an toàn, có hiệu quả kinh tế; vùng có khả năng cấp nước thủy
lợi an toàn, có chất lượng tốt; vùng có khả năng xây dựng cơ sở thể thao, du lịch dưới
nước đủ tiêu chuẩn; vùng không thể sử dụng cho các mục đích trên, cần ưu tiên xử lý,
kiểm soát ô nhiễm.
Để khắc phục khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho
phép lượng hoá được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất),
có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hoá – lý – sinh
trong nguồn nước. Một trong số chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước (Water Quality
Index WQI).
Năm 2008 Sở KHCN TP. Hà Nội đã giao Viện Môi trường và Phát triển
(VESDEC) triển khai Đề tài: Nghiên cứu phân vùng CLN các sông, hồ trên địa bàn TP.
Phú Cường, Bình Phước và Phú An trong thời gian từ 2003 đến 2007. Một số nghiên
cứu điển hình như sau:
Nghiên cứu của TS. Tôn Thất Lãng, sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để
đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu năm 2008 /9/.
13
Nghiên cứu ở đây đã sử dụng WQI để đánh giá và phân vùng chất lượng sông
Hậu với mô hình WQI với nhóm gồm 6 thông số: pH, DO, BOD, COD, TSS, Coliform.
Mô hình có ứngdụng phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ lệ.
Để phục vụ công tác quản lý và kiểm soát chất lượng nước sông Hậu, chỉ số
chất lượng nước được xây dựng dựa vào phương pháp Delphi. Các hệ thống câu hỏi
được gởi đến 40 chuyên gia chất lượng nước tại các Viện Nghiên cứu, trường Đại học,
Trung tâm Môi trường v.v…
Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI)
và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thành phố Hồ
Chí Minh” năm 2008 do PGS. TS Lê Trình làm chủ nhiệm là một trong những nghiên
cứu đầu tiên ở Việt Nam về phân vùng chất lượng nước theo WQI. Nghiên cứu đã xác
định với tính định lượng cao các yếu tố ảnh hưởng đến CLN vùng TP. HCM (thủy văn,
các nguồn thải CN, sinh hoạt, nông nghiệp, thủy lợi, thủy sản) và dự báo đến năm
2020. Nghiên cứu đã đưa ra diễn biến chất lượng nước (ô nhiễm nước) các sông rạch
chính theo không gian và thời gian và thiết lập hệ thống WQI phù hợp cho TP. HCM (và
cả lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn) và tính WQI cho 35 điểm khảo sát vào tháng 3 và
tháng 9.2007. Dựa vào điểm số về WQI chất lượng nước tại các điểm đã được phân
thành 5 loại (I – V). /7/
Nghiên cứu “Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho
sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)” do Nguyễn duy Phú, Trịnh Thị
Thanh, 2010 được tiến hành Nghiên cứu đã đánh giá các yếu tố có khả năng ảnh hưởng
đến chất lượng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) và đánh giá
Copyright: Tài liệu đại học ©