Nghiên cứu ứng dụng mô hình dòng chảy vật chất (MFA) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) đánh giá nguồn phát thải và biến đổi hàm lượng nitơ trong môi trường nước hệ thống sông thái bình khu vực tỉnh hải dương

LỜI CẢM ƠN

 c ti TS. PGS.TS T Th
Tho ng d t thn
lu
 H 
tp th  ng tnh H
u ki n b  
n lu .  Thu Nga
 n khoa h 
Cuo mi
u ki  u.

 12 4







Lê Phú Đồng

MỤC LỤC

M U 1
NG QUAN 3
1.1  3
1.1.1 V   3
a a mo 4
c m v ng  th 5
u king 5
u kin thu n 7
1.1.4 Hin trng s dng t 8
n kinh t - ng 9
1.1.5.1 V sn xuu th p 9
1.1.5.2 V khu, cp 9
1.  11
1.1.2.4 Hin trng khu vu 12
 15
1.2.1 Lch s n 15
ng dng ca ng 16
 19
1.3.1. Gii thiu chung v GIS 19
ng dng cc 20
C NGHIM 24
 24
t, v 24
2.1.2 Thit b, dng c 25

 25
 29
2.3.1  29
m bi u MFA ti H
29
2.3.1.2 Thit lc khi hin
ng 31
2.3.1.3  sau khi tip tc khi hit 2 33
2.3.n k 33
2.3.2  c
i GIS 34
T QU O LUN 37

 37
3.1.1 Hin trm NH
4
+
-i khu vc tnh H
37
ng NH
4
+
- th 37
ng NH
4
+
- thi 38
3.1.2 Hin trm NO
2
-

-i khu vc tnh H
39
ng NO
2
-
- th 39
ng NO
2
-
- thi 40
3.1.3 Hin trm NO
3
-
-i khu vc tnh H
40
ng NO
3
-
- th 40
3.1.3.1. Kt qu NO
3
-
-N thuc h thi 41
u ng d n thi N. 42
 xui vi
 tnh H 42
  44
3.2.3 Tho lun v  44
  44
 sinh (2)" 45

3.2.3.3. Qu  th (3) 46
3.2.3.4t thi r 46
3.2.3.5 47
3.2.3.6 47
3.2.3.7 48
3.2.3.8y sn (13) 49
 49
  50
 nhy c  51
3.2.5c mt 51
3.2.5 thc 53
3.2.6 vi N cho H 55

 56
3.3 ca h th 57
3.3.2 Khu vu 58
3.3.2 S liu v ngun th liu quan tr 61
ng N 64
 66
 N trong  67
 68
ng N 69
KT LUN 72
U THAM KHO 74
PHC LC 77

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
CCN
Cp
GIS
H th
KCN
p
LVS

MFA
y vt cht
N

QCVN
Quy chun Vit Nam

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1   9 13 (mm) 6
Bng 1.2 ng sng   nm 2013 8
 26
  59
 61
 62
 63
 63
 63
 64
 64
 66
 67
 68
 69
20 69
 70
 70

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
- 2010 12

 17
 28
 29
 30
 36

4
+
- 37

4
+
-  38

2
-
- 39


2
-
- 40

3
-
- 40

3
-
- 41
 43
 43
 44
 45
 46
 46
 47
 48
 48
 49
 50
 52
 52

 54
 55
 56
 56
 57

 57
 59
 60
  65
 65
 68





















1
MỞ ĐẦU





H th thn th hai ca min Bc, h
cc Nam cha phn tnh
H H y qua tnh
Hi t - 40 t m
3
c
nhn t n 22,9.10
9
m
3

6
t
ng).
               


 
          
0
30 - 21
0
    
105
0
50 - 106
0

36. 
 
2
.
Trong nhg, chng ti h thng 
 ththy li Bn b suy gim v cht
c. Ti nhiu v c n Nit ,
 thc vp nhn ngun thi t
ong cnh ngun thi Nit 
v  m thim N m
c th nhm bo v ng ca khu vc.
y vt cht (MFA) dc khoa
hp cn h thng khng. 
 ng cho nhic bi s dng
 n gc ca h thng

i cng ci.
2
   t qu quan trc, vic s dng h th    
(GIS), m  lp b  vt, hing thc
hit s u din tr ng chm
tm ly m n ch
ta s dng  nh hin trng s  kim tra li ngui
t i chiu vi kt qu  GIS kt hp v
 d li
thc cung cp
duy nht t . Nhng kh t GIS v th
m vi ng dng rng trong nhic k
 kin, d nh chic).
T

“Nghiên cứu ứng
dụng mô hình dòng chảy vật chất (MFA) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) đánh
giá nguồn phát thải và biến đổi hàm lượng Nitơ trong môi trường nước hệ thống
sông Thái Bình khu vực tỉnh Hải Dương”. Luc s  v
p c thu lic t  
c    n trong khoa hc t  c Qu khoa h   
ngh Qu  Nghiên cứu thiết lập mô hình phân phối thông số
GIS để mô phỏng và dự báo dòng chảy, lan truyền các chất ô nhiễm và đề xuất các
giải pháp trong qui hoạch và quản lý tổng hợp nguồn nước tại lưu vực sông Cầu,
 105.08-2013.02.
Mu ca Lu:
- hin tr
c thu thc tnh H
- 
 .
- 
 .
-  
.
3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu
1.1.1 Vị trí địa lý
Tnh Hnm trong t  20
0
36

n 21
0
15


 B
106
0
06

n 106
0
36

 ng bt trong by tnh
 trm Bc Bi 6 t
- i tnh Bc Ninc Giang
- i tnh Qung Ninh
- i t
- i H
- i t
Hi c thuc gm:  Hi
 huyn:   
Ninh Giang, Gia Lc, T K, Thanh Min, C
 H -  - a c tnh). Vi
tng dit t .656 km
2
, d  2013 47.512 i, mt
  .055 i/km
2
[10].
 a bn tnh H  h thng  tuyn ng giao  quan
trng bao gm: quc l 5A ni  H quc l 38
ni  Bc Ninh  Hi  Qung st ni  Ni - Hi

ng cao ti  H
tuyng ni tt tnh nm  cui
t li th  ca ti vn
n ti.
y vi v th ca tnh Hm trong khu vc trm kinh
t c, gnh thun tin cho t
n kinh t - n s n giao khoa hc k thut, m
ri v y nhanh
ti hia tnh H
4
hi nhng ca khu v
1.1.2 Địa hình, địa mạo
a tnh Hi bng php dn t
c xung bng Bc B.
m v  yu:
m  c tnh, chim khong 10% di 
gc th  c huy  
a cht tr
sinh vc  
p vi vin du l
y gp ng
ng bng: chim khong 90% di m 9 huy
 Hn t c xu  cao
 3-4m yu
n
tin cho vic sn xut nhiu lot dai bng ph
p vi trng lup ngng
bng ca tnh tn nh vi 3 ti
- Tii cao: Bao gm
c; Tp H c ca T K.

 2 - 4 thuc h 
- Tin: Ninh Giang; Thanh
Min. t nn t 1,5 -  b g
- TiBao g
a huyn T Kt
t 1,0 - u ng ca thy triu ng mn.
u c iang; Cm
c; Tp H K 
 1,0 -  p dn v 
5
1.1.3 Đặc điểm về khí tượng – thủy văn
1.1.3.1. Điều kiện khí tượng
Ku tnh Hi u ca min Bc Vi
u nhi
n ti
 ling dn chng v u king th(nhi,
   m, ch      c tham kho t ngun Niên giám
thống kê tỉnh Hải Dương năm 2013 – Cục thống kê Hải Dương năm 2014.
+ Nhi
Nhi nh H 9 
2013 ng t 23,0
0
n 24,7
0
 p nht trong
  2,4
0
  1  9        n nh 
30,3
0

 
i Hkhong 0,3 - 0,5
0

3 nhi i H7
nhi   9 13 
 ,3
6,7). Nhi p nh2,4
0
).
 
 ca khu vc Hng t
81-84   9 13 nh  mc 83%.
 m gim xung 1% so v
+ V 
   nh H 9 ) dao
ng t 1128 - 1771u t 
 m tp trung ch ym 80 
85% t t t 902  1.657,5mm.
 
2009 10 
6
 -9 vng t 140mm - 
i H 9 3 c th hin trong b
Bảng 1.1 Lƣợng mƣa các tháng trong năm từ năm 2009 đến năm 2013 (mm)


2009
2010
2011

2012
2013

1
115
4
32
11

7
7
11
14
14

51
4
88
22
25

99
73
35
70
26

245
140
110

343
366

66
163
499
168
155

258
176
302
286
402

145
277
163
476
331

186
148
242
88
224

72
16
73

157
26

2
4
51
84
48

7
6
16
31
22
C 
1.139
1.128
1.593
1.771
1.650
Nguồn: Cục thống kê tỉnh Hải Dương - Niên giám thống kê Hải Dương năm 2013.

Hnh chu ng c  
u ng c 
u ng c
ng xut hic   m
gu ca min B i th
Nam vn nhn th     c l   ng th 
i tn sut 60  ng xut
hing ti nu ca

 i khu vt 1,5 m/s.
7
1.1.3.2. Điều kiện thuỷ văn
Hc, bao gm h th
 S
Thng s n vi chi
nhc - 

ng. Mi thp trung  h th
 y th 
H th thn th hai ca min Bc, h
cc Nam cha phn tnh
H H Chiy qua tnh
H3km vi t 40 t m
3
c
nhn t n 22,9.10
9
m
3

6
t
ng). Ct mc cao nh nht trung

max
= 3010 m
3
/s, Q
tb

= 547m
3

min
=63 m
3


y l
R dc nh,
 t bin nh 
u so vi mc bi
u r  4-y
dc theo danh gia ty ci
i rc chuyn khong 10-c
ng qua c
M v kinh t 
thy sng.
- u cha
c - u bt ngun t ng hoc tr 
 i ch  u ti    
8
ng theo 2 khu vc:
c h thng Bi gm 2 tr
 c chy t n Hu An  y t
n C Lc.
c t ngm phn l
 lt ngun t 
1.1.4 Hiện trạng sử dụng đất
a tnh H3 cho thy hin trng

s dnh ti bng 1.2.
Bảng 1.2 Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Hải Dƣơng năm 2013
Mục dích sử dụng
Tổng số (Ha)
Tỷ lệ (%)
Tổng diện tích tự nhiên
165.598
100
I. Đất nông nghiệp
104.649
63,3
t sn xuip
84.416
51,0
1.1 t trng cy hng n
68.974
41,7
t tr
65.542
39,6
t c 
-
-
t tr
3.432
2,1
t trn
15.441
9,3
t ng

10.850
6,6
t rng sn xut
4.461
2,7
t r
4.850
2,9
t rc dng
1.539
0,9
t  trng thu s
9.289
5,6
II. Đất phi nông nghiệp
60.403
36,5
t 
15.645
9,4
+ t  h
2.238
1,4
t  
13.407
8,1

12.069
7,3


31.811
18,6
9
III. Đất chƣa sử dụng
546
0,3
t bng ca s dng
357
0,2
t a s dng
158
0,1
3. Ni ha 
31
0,02

Nguồn số liệu: Niên giám thống kê tỉnh Hải Dương năm 2013.
1.1.5 Phát triển kinh tế - xã hội, môi trường
Tng sn pht 50.148 t 
7,1% so v12 sn gim 0,1
nghi0,2ch v ,0%. i
tip ti s, trt t i,
   c cng c       a
c gi vng.
1.1.5.1 Về sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp
3
22.382 112; 


Hong phc h

 vt ling c bi
3 sn xut 5.776 t i


1.1.5.2 Về khu, cụm công nghiệp
n nay, t ng 18 
nghip (KCN) tp trung vi di          c
duyt quy ho       ng, vi di   
Tng v h t c hi
2.150 t  t 50% ngun vn cn thi   ng h t 
 h tng k thu
10
n, Vi- ng
c hin git b d h
tn - 
ca tc quy ho n li cho vic m
c m rng quy hoch v sau, gn vi quy ho 
  ch v phc v u kin thun
ln, UBND t ng t 
 thng gom, h thng cc,

Vd h tng k thut, v
tc 131 d 
d  h tng), vi s v 
doanh nghic hic 1 t   y
  cao thun c
    t B  c, Trung Qu    
 d c c
Cnh trong th l li
nhanh so vc. Hin nay, 60% di

t. Nhiy di
n 1). Trong
a tnh hin nay, d n t Nht Bn (hoc th ba
ca Nht B i s v u
 a Nht B      n c   n, x  
ng t trit. Sn phm ch yu ca
p Nht Bn t v xut khu l
 n xut, kinh doanh vi kim ngch xut khu
 i quyt vi         n xut, kinh
doanh cn 
11
nhanh kim ngch xut khu ca tng th t ph  cho
ng
  y m  n cm
p (CCN)ng 38 CCN vi
tng dich 1.700 ha.  n
 n C
 n 2 CCN.
n xut, kinh doanh vi s
v ng. Hin tng vi di
ly t 70% tr 
Quyn (TP H          

  theo tng th mnh
p, tiu th p to vi

1.1.5.3 Dân số và phát triển đô thị
  : N 3     a tnh H   47.512
  85.513 i (chim 22,1 
.361.999 i (chim 77,9%).

: Trong nh   tnh Hi
n ti nhanh  c 12 huy, khu v 
tri L  Chi Hi
 ng   
i), chim 21,8% tng s nh.
Hin nay tnh H, 1 th  trn, 50
th t u th trn, th t p d ch b 
duy n v m h tng.
12

Hình 1.1: Diễn biến phát triển dân số từ năm 1999 - 2010
Ts   , 
 2007  n
a huyn a huyn Gia Lca huyn
T K chuyn v  H

















.
1.1.2.4 Hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu
a. Chất lượng môi trường không khí
  



2
;

NO
2
 



2
, NO
2

13/BTNMT. 


[10]
b. Chất lượng môi trường nước mặt

 
0
500,000

1,000,000
1,500,000
2,000,000
1999
2001
2003
2005
2007
2009
Tổng số
Thành thị
Nông thôn
13




 
- 

on




- Vi dc m
nghip, h thnh dn thc rt
lc. Mc m
sn xuc sch ng cho nhu cu sinh hon xung
thc s n

 dc s h tng ca h thng cung cc s
nh.
- S m nguc m

+ Vic s d    c bo v thc v    
c mt b p cht h
c hi.





3

14


c thi sn xut ca hu hp, cp,
 c x , nhiu ch 
u lc thi trc ti
rn chc b mc bic th bi sn
thc pht m n, sn xut
m h c h th
thn chc c
c thi ti hu hnh vim y t nh x 
  th m bc hn
m rt nguy him cho cng.
+ Ngum dht thi t ng
ca tu thuyn vn chuyt liu phc v cho sinh hot, sn
xung.

c b mt t u s m
bnp cht hu
c hc b 
mt.
c thi t ng thy sc x
i trc ti
Nguc mt t quan tri vi s n kinh ti
ca tnh Hn cung cn xup,
                
c m phc v 
trin kinh tc quo v nguc mt khi b m t
n kinh ti.
1, nh HD ng mng
m quan trt thi
15
rn sinh honh Hn 2011  m quan
tr
Đối với hệ thống sông Thái Bình
+ Số điê
̉
m quan trắ c: 





19 


+ Chỉ tiêu quan trc :  d

mui, NH
4
+
-N, NO
3
-
-N, NO
2
-
-N, PO
4
3-
-P, F
-
, COD, BOD
5
, DO.
Đối với sông Luộc
+ Số điê
̉
m quan trắ c: 





3 


+ Chỉ tiêu quan trc  d

mui, NH
4
+
-N, NO
3
-
-N, NO
2
-
-N, PO
4
3-
-P, F
-
, COD, BOD
5
, DO.
Đối với hệ thống sông Bc Hưng Hải
+ Số điê
̉
m quan trắ c: 





12 


+ Chỉ tiêu quan trắ c:  d

mui, NH
4
+
-N, NO
3
-
-N, NO
2
-
-N, PO
4
3-
-P, F
-
, COD, BOD
5
, DO.
Đối với hệ thống kênh mương nội đồng
- Số điê
̉
m quan trắ c: 





21 


- Chỉ tiêu quan trc :  dn, TDS,

 mui, NH
4
+
-N, NO
3
-
-N, NO
2
-
-N, PO
4
3-
-P, F
-
, COD, BOD
5
t
bo v thc vt (Chlordane, Heptachlor, Paration, Malation).
1.2 Phƣơng pháp phân tích dòng chảy vật chất (MFA)
1.2.1 Lịch sử phát triển
y vt cht h thng v 
tut u ct liu trong h thng  
thi gian nh.  kt ni gia n i, 
m a vt cht nh lun bt
cht, kt qu c c kibng vt cht n,
du t  t qu ca mt
ca MFA  p d h tr quynh trong
qungun gc, qut thng [23].
16
MFA bu t nh bc ca

ng Nht Bn, 1992). K t n
c nhithc hin nhiu
u ng dc ci sng. [16]
1.2.2 Các ứng dụng của mô hình MFA trong môi trường
c ng dng trong nhic ca cuc sng, MFA
c s d ng sn phngun 
thi cn xun xut hay
n phpc bit nhi
dng  ng dng. Hasan Belevi [13ng dng MFA
  ng k hoch qu  c th  t thi rn t   Kumasi,
Ghana.   ra rng ngun tha n
thi t  ngun thc thi khu v,
khu vp, trong x t thi
rn. T c tht thi rn sinh
ho  m gii.
Montangero  [22] 
 
 
              
MFA  
 cho thu  
   -  
 
 .   
1.2.
,  
  
   
17
       

. , 
 
 

Hình 1.2: Dự toán dòng chảy Nitơ trong hệ thống "phân loại và quản lý chất thải
rắn hữu cơ cũng nhƣ trong sản xuất lƣơng thực tại Việt Trì, Việt Nam" [22]
 
   
 
. D, Montangero [22
 , 
 

 23]

  
 .   khi
  K
   
  