Nghiên cứu biến động chất lượng nước vùng cửa sông ven biển tỉnh quảng bình

ĐẠI
ĐẠI HỌC
HỌC QUỐC
QUỐC GIA
GIA HÀ
HÀ NỘI
NỘI
TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI
ĐẠI HỌC
HỌC KHOA
KHOA HỌC
HỌC TỰ
TỰ NHIÊN
NHIÊN
===
=== 


 ===
===

Phạm
Phạm Thị
Thị Thủy
Thủy

NGHIÊN
NGHIÊN CỨU
CỨU BIẾN
BIẾN ĐỘNG

ĐỘNG CHẤT
CHẤT LƢỢNG
LƢỢNG NƢỚC
NƢỚC
VÙNG
VÙNG CỬA
CỬA SÔNG
SÔNG VEN
VEN BIỂN
BIỂN TỈNH
TỈNH QUẢNG
QUẢNG BÌNH
BÌNH

LUẬN
LUẬN VĂN
VĂN THẠC
THẠC SĨ
SĨ KHOA
KHOA HỌC
HỌC

Hà
Hà Nội
Nội –– Năm
Năm 2014
2014

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
===    ===

Phạm Thị Thủy

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC
VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Hải dương học
Mã số: 60440228

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỌ SÁO

Hà Nội – Năm 2014

ii


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận
tình của thầy hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thọ Sáo, các thầy giáo, cô giáo trong
khoa Khí tượng – Thủy văn – Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự
nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Tác giả cũng xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp
trong và ngoài cơ quan công tác đã giúp đỡ trong việc thu thập số liệu, đồng thời
góp ý về chuyên môn để tác giả hoàn thành luận văn tốt hơn.

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo và đồng nghiệp cơ quan
công tác hiện tại – Trung tâm Quy hoạch, Điều tra, Đánh giá tài nguyên – môi
trường biển và hải đảo đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tác giả hoàn thành khóa học
cao học nói chung và luận văn này nói riêng.
Trong quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi thiếu sót về nội dung
và hình thức, vì vậy tác giả rất mong được sự góp ý, chỉ bảo thêm của các thầy
cô, các anh chị và các bạn để tác giả sửa chữa và rút kinh nghiệm cho những
nghiên cứu sau này.

1


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................4
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................5
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................7
Chƣơng 1 - ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU.............................................8
1.1. Điều kiện tự nhiên ..............................................................................................8
1.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................................8
1.1.2. Địa hình, địa mạo .............................................................................................9
1.1.3. Khí tượng, khí hậu .........................................................................................10
1.1.4. Thủy văn .........................................................................................................11
1.1.5. Hải văn............................................................................................................13
1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội .................................................................................14
1.2.1. Đặc điểm .........................................................................................................14
1.2.2. Mục tiêu phát triển .........................................................................................16
1.3. Hiện trạng môi trƣờng .....................................................................................18
1.3.1. Các nguồn thải ...............................................................................................18
1.3.2. Hiện trạng môi trường vùng cửa sông ven biển ...........................................20
1.3.3. Xác định tải lượng ô nhiễm ...........................................................................23

Chƣơng 2 - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................................................30
2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................................30
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ...................................................................30
2.3. Giới thiệu phƣơng pháp nghiên cứu áp dụng................................................31
2.4. Mô hình sử dụng...............................................................................................32
2.4.1. Giới thiệu chung về mô hình Mike 21 ...........................................................32
2.4.2. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................33
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................37
3.1. Số liệu sử dụng ..................................................................................................37
3.2. Quy trình thực hiện ..........................................................................................37
3.3. Thiết lập bài toán .............................................................................................39
3.3.1. Thiết lập lưới tính...........................................................................................39
3.3.2. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu .............................................................41

2


3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình...................................................................43
3.4.1. Hiệu chỉnh mô hình .......................................................................................43
3.4.2. Kiểm định mô hình .........................................................................................48
3.5. Kết quả tính toán ..............................................................................................49
3.5.1. Kết quả tính toán cho mùa khô .....................................................................49
3.5.2. Kết quả tính toán cho mùa mưa ....................................................................56
3.6. Dự báo chất lƣợng nƣớc ..................................................................................66
3.6.1. Dự báo theo tải lượng chất thải tính theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã
hội đến năm 2020 .....................................................................................................66
3.6.2. Dự báo theo mục tiêu về bảo vệ môi trường đến năm 2020 .........................69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................71
1. Kết luận ................................................................................................................71
2. Kiến nghị ..............................................................................................................72

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................73
Phụ lục 1 - Ứng dụng mô hình Mike NAM khôi phục số liệu dòng chảy lƣu vực
sông Gianh và sông Nhật Lệ ..................................................................................... i
Phụ lục 2 - Ứng dụng mô hình Mike 11 HD tính toán thủy lực cho hệ thống
sông Gianh và sông Nhật Lệ .....................................................................................v
Phụ lục 3 - Trƣờng sóng ổn định tại vùng biển Quảng Bình ................................x

3


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Đặc điểm địa hình tỉnh Quảng Bình .......................................................9
Bảng 1.2. Lƣợng mƣa trung bình tháng trong năm 2012 ...................................10
Bảng 1.3. Nhiệt độ trung bình tháng trong năm 2012 .........................................10
Bảng 1.4. Đặc điểm hình thái lƣu vực các sông tại tỉnh Quảng Bình .................11
Bảng 1.5. Thống kê phân phối dòng chảy bình quân nhiều năm sông Gianh và
sông Nhật Lệ ............................................................................................................12
Bảng 1.6. Diện tích và dân số năm 2012 vùng ven biển tỉnh Quảng Bình .........14
Bảng 1.7. Lao động đang làm việc trong các ngành kinh tế ở vùng ven biển ...15
Bảng 1.8. Dân số các huyện ven biển tỉnh Quảng Bình năm 2012 và dự báo cho
năm 2020 ..................................................................................................................23
Bảng 1.9. Tải lƣợng ô nhiễm phát sinh từ nguồn sinh hoạt ................................24
Bảng 1.10. Diện tích đất công nghiệp các huyện ven biển tỉnh Quảng Bình năm
2012 và dự báo cho năm 2020 ................................................................................24
Bảng 1.11. Tải lƣợng ô nhiễm phát sinh từ công nghiệp .....................................25
Bảng 1.12. Số lƣợng vật nuôi khu vực ven biển tỉnh Quảng Bình năm 2012 ....25
Bảng 1.13. Tải lƣợng ô nhiễm phát sinh từ chăn nuôi .........................................26
Bảng 1.14. Tải lƣợng ô nhiễm phát sinh từ nuôi trồng thủy sản ........................26
Bảng1.15. Tải lƣợng ô nhiễm phát sinh từ bệnh viện ..........................................27
Bảng 1.16. Tải lƣợng ô nhiễm phát sinh từ du lịch ..............................................27

Bảng 1.17. Tổng tải lƣợng ô nhiễm phát sinh trong khu vực ..............................28
Bảng 1.18. Tổng tải lƣợng ô nhiễm thải ra ngoài môi trƣờng.............................29
Bảng 3.1. Giá trị các thông số tính toán tại biên sông Gianh và sông Nhật Lệ .43
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu thống kê ..............................................................................45
Bảng 3.3. Giá trị các thông số đƣợc lựa chọn trong mô hình..............................45
Bảng p1.1. Bộ thông số sử dụng trong mô hình NAM .......................................... ii

4


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Bình[25] ...............................................8
Hình 1.2. Hoa sóng cả năm tại trạm Cồn Cỏ (1975-2008) ...................................13
Hình 3.1. Sơ đồ sử dụng mô hình ...........................................................................38
Hình 3.2. Miền tạo lƣới vùng biển Quảng Bình ...................................................39
Hình 3.3. Lƣới địa hình tính toán cho khu vực Quảng Bình ..............................40
Hình 3.4. Vị trí các nguồn thải ...............................................................................42
Hình 3.5. Mực nƣớc thực đo và tính toán tại trạm Tân Mỹ (cửa Gianh) từ
17/05 đến 31/05/2012 ...............................................................................................44
Hình 3.6. Giá trị số Manning theo miền tính ........................................................46
Hình 3.7. Hàm lƣợng BOD quan trắc và thực đo trung bình (tháng XI) ..........47
Hình 3.8. Hàm lƣợng COD quan trắc và thực đo trung bình (tháng XI) ..........47
Hình 3.9. Mực nƣớc thực đo và tính toán tại trạm Tân Mỹ (cửa Gianh) từ
12/11 đến 24/11/2012 ...............................................................................................48
Hình 3.10. Dòng chảy vùng biển cửa sông tại chân triều (tháng V/2012) ..........49
Hình 3.11. Dòng chảy cửa Gianh tại chân triều (tháng V/2012).........................50
Hình 3.12. Dòng chảy cửa Nhật Lệ tại chân triều (tháng V/2012) .....................50
Hình 3.13. Dòng chảy vùng biển cửa sông tại đỉnh triều (tháng V/2012) ..........51
Hình 3.14. Dòng chảy cửa Gianh tại đỉnh triều (tháng V/2012) .........................51
Hình 3.15. Dòng chảy cửa Nhật Lệ tại đỉnh triều (tháng V/2012) ......................52

Hình 3.16. Phân bố nồng độ BOD tại chân triều (tháng V/2012) .......................53
Hình 3.17. Phân bố nồng độ BOD tại đỉnh triều (tháng V/2012)........................54
Hình 3.18. Phân bố COD tại chân triều và đỉnh triều (tháng 05/2012) .............55
Hình 3.19. Dòng chảy vùng biển cửa sông tại tại chân triều với sóng hƣớng
Đông Bắc (NE) .........................................................................................................56
Hình 3.20. Dòng chảy cửa Gianh tại tại chân triều với sóng hƣớng Đông Bắc
(NE) ...........................................................................................................................57
Hình 3.21. Dòng chảy cửa Nhật Lệ tại chân triều với sóng hƣớng Đông Bắc
(NE) ...........................................................................................................................57
Hình 3.22. Dòng chảy vùng biển cửa sông tại đỉnh triều với sóng hƣớng Đông
Bắc (NE) ...................................................................................................................58

5


Hình 3.23. Dòng chảy cửa Gianh tại đỉnh triều với sóng hƣớng Đông Bắc (NE)
...................................................................................................................................59
Hình 3.24. Dòng chảy cửa Nhật Lệ tại đỉnh triều với sóng hƣớng Đông Bắc
(NE) ...........................................................................................................................59
Hình 3.25. Dòng chảy vùng biển cửa sông tại chân triều ....................................60
với sóng hƣớng Bắc (N)...........................................................................................60
Hình 3.26. Dòng chảy vùng biển cửa sông tại đỉnh triều .....................................61
với sóng hƣớng Bắc (N)...........................................................................................61
Hình 3.27. Phân bố BOD tại chân triều và đỉnh triều với sóng hƣớng Đông Bắc
(NE) ...........................................................................................................................62
Hình 3.28: Phân bố BOD tại chân triều và đỉnh triều với sóng hƣớng Bắc (N) 63
Hình 3.29. Phân bố COD tại chân triều và đỉnh triều với sóng hƣớng Đông Bắc
(NE) ...........................................................................................................................64
Hình 3.30. Phân bố COD tại chân triều và đỉnh triều với sóng hƣớng Bắc (N) 65
Hình 3.31. Hàm lƣợng BOD dự báo trong mùa mƣa (kịch bản A) ....................67

Hình 3.32. Hàm lƣợng COD dự báo trong mùa mƣa (kịch bản A) ....................68
Hình 3.33. Hàm lƣợng BOD dự báo trong mùa mƣa (kịch bản B) ....................69
Hình 3.34. Hàm lƣợng COD dự báo trong mùa mƣa (kịch bản B) ....................70
Hình p1.1. Lƣu lƣợng thực đo và tính toán tại trạm Đồng Tâm năm 1980 ...... iii
Hình p1.2. Lƣu lƣợng thực đo và tính toán tại trạm Đồng Tâm năm 1981 ...... iii
Hình p2.1. Sơ đồ mạng lƣới sông Gianh ............................................................... vi
Hình p2.2. Sơ đồ mạng lƣới sông Nhật Lệ ........................................................... vii
Hình p2.3. Mực nƣớc thực đo và tính toán tại trạm Đồng Hới tháng V/2012 viii
Hình p2.4. Mực nƣớc thực đo và tính toán tại trạm Đồng Hới tháng XI/2012 . ix
Hình p3.1. Trƣờng sóng ổn định hƣớng Đông Nam (tháng V) tại vùng biển
Quảng Bình ................................................................................................................x
Hình p3.2. Trƣờng sóng ổn định hƣớng Đông Bắc (tháng XI) tại vùng biển
Quảng Bình .............................................................................................................. xi
Hình p3.3. Trƣờng sóng ổn định hƣớng Bắc (tháng XI) tại vùng biển Quảng
Bình .......................................................................................................................... xii

6


MỞ ĐẦU
Quảng Bình có đường bờ biển dài 116,04 km, dọc theo bờ biển có 5 cửa sông
chính đó là: Sông Ròon, sông Gianh, sông Dinh, sông Lý Hòa và sông Nhật Lệ. Tại
vùng ven biển đang hình thành các vùng du lịch nghỉ dưỡng n ổi tiếng như bãi biển
Nhật Lệ, Đá Nhảy, Vũng Chùa - Đảo Yến cùng với di sản thiên nhiên thế giới
Phong Nha-Kẻ Bàng đang góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế du lịch, đóng góp tỷ
trọng đáng kể vào GDP của tỉnh . Cơ cấ u kinh tế của tỉnh đang di ̣ch chuyể n theo
chiề u hướng tăng tỷ tro ̣ng công nghiê ̣p và dich
̣ vu ̣ , hình thành các khu công nghiệp ,
cụm công nghiệp, tiêu biểu là khu kinh tế cảng biển Hòn La với ngành công nghiệp
tàu thủy, xuất khẩu hàng hóa, công nghiê ̣p chế biế n và cảng biển.

Bên cạnh sự chuyển biến và phát triển mạnh mẽ của kinh tế vùng ven biển
tỉnh Quảng Bình thì đó là vấn đề về ô nhiễm môi trường vùng cửa sông ven biển rất
đáng lo ngại. Theo các báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh trong thời gian gần đây
thì chất lượng nước biển ven bờ chưa ô nhiễm nghiêm trọng nhưng đã có dấu hiệu ô
nhiễm, do đó cần phải có những nghiên cứu để đưa ra định hướng và những giải
pháp kịp thời. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu biến động chất lượng nước vùng cửa sông
ven biển tỉnh Quảng Bình” góp phần làm sáng tỏ mục tiêu này.
Vấn đề môi trường cửa sông ven biển chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi yếu tố
nhân sinh, hay các hoạt động kinh tế - xã hội của con người, đồng thời chịu tác
động của các yếu tố ngoại sinh (thủy động lực). Nghiên cứu này sẽ tập trung nghiên
cứu biến đổi chất lượng nước vùng cửa sông ven biển tỉnh Quảng Bình thông qua
việc tính toán tải lượng ô nhiễm từ các nguồn thải trong khu vực, đồng thời mô
phòng sự biến đổi chất lượng nước theo thời gian và không gian. Qua đó đưa ra
những bức tranh về sự biến động chất lượng nước nói riêng và thủy động lực - môi
trường vùng cửa sông ven biển của tỉnh Quảng Bình nói chung, đồng thời có những
kịch bản tính toán dự báo trong tương lai.

7


Chƣơng 1 - ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Tỉnh Quảng Bình thuộc vùng duyên hải Bắc Trung bộ, nằm ở vĩ độ từ
1705’02” đến 1805’12” N; kinh độ 10536’55” đến 10659’37” E. Phía Bắc giáp
tỉnh Hà Tĩnh với ranh giới là dãy Hoành Sơn có chiều dài 135,97 km; phía Nam
giáp tỉnh Quảng Trị với chiều dài 79,32 km; phía Đông giáp Biển Đông với chiều
dài 116,04 km; phía Tây giáp nước CHDCND Lào với 201,87 km đường biên giới.
Chiều dài đường bờ biển tỉnh Quảng Bình là 116,04 km, diện tích tự nhiên vùng
ven biển tỉnh Quảng Bình là 5.501 km2.

Hình 1.1. Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Bình[25]
Phạm vi nghiên cứu trong luận văn là vùng cửa sông ven biển tỉnh Quảng
Bình (với 05 đơn vị hành chính cấp huyện giáp biển, đó là: Đồng Hới, Bố Trạch,
Quảng Ninh, Lệ Thủy, Quảng Trạch và vùng biển ven bờ tỉnh Quảng Bình).

8


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cao Thị Thu Trang, Trần Đức Thạnh, Lê Xuân Sinh (2013), “Đánh giá tải
lượng ô nhiễm đưa vào hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai và dự báo đến năm
2020”, Khoa học và Công nghệ biển, 13(3), tr. 276 - 283.
2. Cục Thống kê Quảng Bình (2013), Niên giám thống kê tỉnh Quảng Bình
năm 2012.
3. Hoàng Thái Bình (2009), Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ lưu hệ thống sông
Nhật Lệ (Mỹ Trung – Tám Lu – Đồng Hới), Luận văn thạc sĩ khoa học Thủy văn
học, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
4. Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Phương Nhung (2010), “Kết quả ứng dụng mô
hình NAM trong MIKE 11 khôi phục số liệu dòng chảy lưu vực sông Gianh - tỉnh
Quảng Bình”, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 405‐412.
5. Phan Thành Bắc (2012), Mô phỏng quá trình lan truyền vật chất ô nhiễm
dưới tác động của các yếu tố động lực tại vịnh Cam Ranh bằng mô hình số, Luận
văn thạc sĩ khoa học Hải dương học, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
6. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Bình (2012), Báo cáo kết quả
quan trắc môi trường tỉnh Quảng Bình năm 2011.
7. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Bình (2013), Báo cáo về chất
lượng nước và trầm tích vùng bờ.
8. Thủ tướng Chính phủ (2013), Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 và kế
hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu (2011-2015) tỉnh Quảng Bình.

9. Trần Hồng Thái, Hoàng Thị Thu Trang, Nguyễn Văn Thao, Lê Vũ Việt
Phong (2007), “Ứng dụng mô hình Mike 11 tính toán thủy lực, chất lượng nước cho
lưu vực sông Sài Gòn-Đồng Nai”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10,
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường.
10. Trần Văn Nhâm, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình Công nghệ xử lý nước
thải, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

73


11. Trung tâm Khí tượng – Thủy văn Quảng Bình (2010), Báo cáo tổng hợp
đề tài Thu thập chỉnh lý số liệu khí tượng Thủy văn tỉnh Quảng Bình từ năm 1956
đến năm 2005.
12. Trung tâm Quy hoạch, Điều tra, Đánh giá tài nguyên – môi trường biển
và hải đảo (2013), Hồ sơ vùng ven biển tỉnh Quảng Bình.
13. UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch phát triển công nghiệp tỉnh
Quảng Bình đến năm 2020.
14. UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển du lịch
tỉnh Quảng Bình đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025.
15. UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Bình đến năm 2020.
16. UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội huyện Quảng Trạch đến năm 2020.
17. UBND tỉnh Quảng Bình (2011), Quy hoạch tổng thể phát triển ngành
Nông nghiệp tỉnh Quảng Bình đến năm 2020.
18. UBND tỉnh Quảng Bình (2012), Quy hoạch khai thác và bảo vệ nguồn lợi
thủy sản vùng biển Quảng Bình đến năm 2020.
19. UBND tỉnh Quảng Bình (2012), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội huyện Bố Trạch đến năm 2020.
20. UBND tỉnh Quảng Bình (2012), Xây dựng kế hoạch hành động ứng phó
biến đổi khí hậu tỉnh Quảng Bình đến năm 2020.
21. UBND tỉnh Quảng Bình (2013), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội thành phố Đồng Hới đến năm 2020.
22. UBND tỉnh Quảng Bình (2013), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội huyện Lệ Thủy đến năm 2020.

23. UBND tỉnh Quảng Bình (2013), Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội huyện Quảng Ninh đến năm 2020.

74


24. Viện Công nghệ Môi trường (2010), Nghiên cứu đề xuất các giải pháp
quản lý sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Vu Gia – sông Hàn đáp
ứng nhu cầu phát triển bền vững TP. Đà Nẵng.
25. Website:

75