Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải của môi trường nước phục vụ quy hoạch bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn nước lưu vực sông nhuệ đáy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------

NGUYỄN THỊ KIM OANH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI
CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHỤC VỤ QUY HOẠCH BẢO VỆ
VÀ SỬ DỤNG HỢP LÝ NGUỒN NƯỚC
LƯU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS ĐẶNG XUÂN HIỂN

Hà Nội - 2012


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu và kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ
nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 10 tháng 9 năm 2012
HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Kim Oanh

i


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i
MỤC LỤC.............................................................................................................. ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. v
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. x
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI Ô NHIỄM
CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VÀ MÔ HÌNH MIKE 11....... 6
1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
THUỘC LĨNH VỰC LUẬN VĂN .......................................................................... 6
1.1.1. Ngoài nước .................................................................................................... 6
1.1.2. Trong nước: ................................................................................................... 7
1.2. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ....................................................................................... 9
1.2.1. Các khái niệm về sức chịu tải......................................................................... 9
1.2.2. Phương pháp đánh giá sức chịu tải môi trường nước ................................... 10
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE 11 .................................................... 12
1.3.1. Cơ sở lý thuyết mô hình mưa – dòng chảy (NAM)....................................... 13
1.3.1.1. Cấu trúc mô hình NAM ........................................................................... 13

1.3.1.2. Các thông số cơ bản của mô hình NAM .................................................... 14
1.3.1.3. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến dòng chảy trong mô hình NAM ............ 16
Lượng trữ bề mặt: .................................................................................................. 16
1.3.1.4. Điều kiện ban đầu của mô hình ................................................................. 19
1.3.1.5. Hiệu chỉnh thông số mô hình .................................................................... 20
1.3.2. Cơ sở lý thuyết mô hình thủy lực (mô đun thủy lực) .................................... 20
1.3.3. Cơ sở lý thuyết mô hình chất lượng nước (mô đun truyền tải khuếch tán và
mô đun sinh thái) ................................................................................................... 22

ii


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN LƯU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY ......................... 25
2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ................................................................................ 25
2.1.1.Vị trí địa lý ................................................................................................... 25
2.1.2.Đặc điểm địa hình ......................................................................................... 25
2.1.3.Đặc điểm khí tượng, thủy văn ....................................................................... 27
2.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI ................................................................... 29
2.2.1.Dân số .......................................................................................................... 29
2.2.2.Hiện trạng kinh tế - xã hội ............................................................................ 30
2.2.3.Mục tiêu, chiến lược phát triển KTXH tại các địa phương ............................ 31
2.3. HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG
NHUỆ - ĐÁY ........................................................................................................ 32
2.3.1. Giá trị hàm lượng oxy hòa tan (DO) ............................................................ 32
2.3.2.Giá trị BOD5 ................................................................................................ 32
2.3.3. Giá trị COD ................................................................................................. 33
2.3.4. Giá trị NH4+................................................................................................ 34
2.3.5. Giá trị Coliform ........................................................................................... 35

2.3.6. Nhận xét: ..................................................................................................... 35
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH ĐỂ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI
LƯU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY ........................................................................ 37
3.1. HIỆN TRẠNG SỐ LIỆU ................................................................................ 37
3.1.1.Số liệu mặt cắt và thủy văn ........................................................................... 38
3.1.2.Số liệu chất lượng nước ................................................................................ 41
3.2. TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỆ THỐNG SÔNG NHUỆ
- ĐÁY ................................................................................................................... 42
3.2.1. Áp dụng mô hình NAM khôi phục lưu lượng tại biên đầu vào cho mô hình
thuỷ lực và chất lượng nước .................................................................................. 42
3.2.2. Áp dụng mô hình MIKE 11 tính toán thuỷ lực lưu vực sông Nhuệ - Đáy ..... 45
3.2.2.1.Hiệu chỉnh mô hình thủy lực ...................................................................... 47
3.2.2.2.Kiểm nghiệm mô hình ............................................................................... 51

iii


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

3.2.3. Áp dụng mô hình MIKE 11 tính toán chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ
sông Đáy ............................................................................................................... 54
3.2.3.1. Mục tiêu.................................................................................................... 54
3.2.3.2. Các bước ứng dụng ................................................................................... 54
3.2.3.3. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình ......................................................... 55
3.3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 DỰ BÁO DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG
NƯỚC HỆ THỐNG SÔNG NHUỆ - ĐÁY ........................................................... 62
3.3.1. Dự báo tải lượng ô nhiễm ............................................................................ 62
3.3.1.1. Tải lượng phát thải trên lưu vực ................................................................ 62
3.3.1.2.Dự báo tải lượng theo kịch bản phát triển kinh tế đến năm 2015 mà không
được xử lý ............................................................................................................. 64

3.3.2. Đánh giá diễn biến chất lượng nước hệ thống sông Nhuệ - Đáy theo các kịch
bản ........................................................................................................................ 71
3.4. KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ - SÔNG
ĐÁY ...................................................................................................................... 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 83
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 84

iv


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa

CCN

Cụm công nghiệp

CLN

Chất lượng nước

DO

Oxy hòa tan

KCN

Khu công nghiệp

KH&CN

Khoa học và công nghệ

KT-XH

Kinh tế xã hội

LVS

Lưu vực sông

NAM

Mô hình mưa – dòng chảy

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn việt nam

TV

Thủy văn

WB

Ngân hàng thế giới

v


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

DANH MỤC HÌNH

Hình 2-1: Cấu trúc của mô hình NAM ......................................................... 16
Hình 2-1. Bản đồ hành chính lưu vực sông Nhuệ - Đáy................................ 26
Hình 2-2: Phân bố dòng chảy trung bình tháng (m3/s) - trạm Ba Thá (19611980) ............................................................................................................ 28
Hình 2-3.Giá trị DO trong năm 2009 và 2010 trên sông Nhuệ ...................... 32
Hình 2-4.Giá trị DO trong năm 2009 và 2010 trên sông Đáy ........................ 32
Hình 2-5.Giá trị BOD5 trong năm 2009 và 2010 trên sông Nhuệ ................. 33
Hình 2-6.Giá trị BOD5 trong năm 2009 và 2010 trên sông Đáy ................... 33
Hình 2-7.Giá trị COD trong năm 2009 và 2010 trên sông Nhuệ ................... 34
Hình 2-8.Giá trị COD trong năm 2009 và 2010 trên sông Đáy ..................... 34
Hình 2-9.Giá trị NH4+ trong năm 2009 và 2010 trên sông Nhuệ.................. 34
Hình 2-10.Giá trị NH4+ trong năm 2009 và 2010 trên sông Đáy.................. 34
Hình 2-11.Giá trị Coliform trong năm 2009 và 2010 trên sông Nhuệ ........... 35
Hình 2-12. Giá trị Coliform trong năm 2009 và 2010 trên sông Đáy ............ 35
Hình 3-1: So sánh giữa kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình mưa – dòng chảy
với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Hưng Thi, năm 1973-1975 .................... 44
Hình 3-2: So sánh giữa kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình mưa – dòng chảy

với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Ba Thá, năm 1976-1978 ........................ 44
Hình 3-3: So sánh giữa kết quả tính toán kiểm nghiệm mô hình mưa – dòng
chảy với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Hưng Thi, năm 1976-1977 ............ 45
Hình 3-4: So sánh giữa kết quả tính toán kiểm nghiệm mô hình mưa – dòng
chảy với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Ba Thá, năm 1972-1973 ................ 45
Hình 3-5: Sơ đồ mặt cắt hệ thống sông Nhuệ - Đáy sử dụng để tính toán trong
mô hình MIKE11 ......................................................................................... 47
Hình 3-6. Sơ đồ mạng sông tính toán ........................................................... 49
vi


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Hình 3-6: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 với số liệu
mực nước thực đo, trạm Hà Nội tháng 11/2006 đến tháng 5/2007 ................ 50
Hình 3-7: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 với số liệu
mực nước thực đo, trạm Hưng Yên tháng 11/2006 đến tháng 5/2007 ........... 50
Hình 3-8: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 với số liệu
mực nước thực đo, trạm Phủ Lý tháng 11/2006 đến tháng 5/2007 ................ 51
Hình 3-9: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 với số liệu
mực nước thực đo, trạm Ninh Bình tháng 11/2006 đến tháng 5/2007 ........... 51
Hình 3-10: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm mô hình MIKE 11 với số
liệu mực nước thực đo, trạm Hà Nội tháng 11/2007 đến tháng 5/2008 ......... 52
Hình 3-11: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm mô hình MIKE 11 với số
liệu mực nước thực đo, trạm Hưng Yên tháng 11/2007 đến tháng 5/2008 .... 53
Hình 3-12 So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm mô hình MIKE 11 với số
liệu mực nước thực đo, trạm Phủ Lý tháng 11/2007 đến tháng 5/2008 ......... 53
Hình 3-13: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm mô hình MIKE 11 với số
liệu mực nước thực đo, trạm Phủ Lý tháng 11/2007 đến tháng 5/2008 ......... 54
Hình 3-14: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh nồng độ DO với số liệu thực

đo, dọc theo sông Đáy, tháng 11/2006 .......................................................... 56
Hình 3-15: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh nồng độ DO với số liệu thực
đo, dọc theo sông Nhuệ, tháng 11/2006 ........................................................ 56
Hình 3-16: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh nồng độ BOD với số liệu
thực đo, dọc sông Đáy, tháng 11/2006 .......................................................... 57
Hình 3-17: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh nồng độ BOD với số liệu
thực đo, dọc sông Nhuệ, tháng 11/2006 ........................................................ 57
Hình 3-18: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh tổng Nitơ với số liệu thực đo,
dọc sông Đáy, tháng 11/2006 ....................................................................... 58

vii


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Hình 3-19: So sánh kết quả tính toán hiệu chỉnh tổng Nitơ với số liệu thực đo,
dọc sông Nhuệ, tháng 11/2006 ..................................................................... 58
Hình 3-20: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm DO với số liệu thực đo,
dọc sông Đáy, tháng 3/2008 ......................................................................... 59
Hình 3-21: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm DO với số liệu thực đo,
dọc sông Nhuệ, tháng 3/2008 ....................................................................... 59
Hình 3-22: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm BOD với số liệu thực đo,
dọc sông Đáy, tháng 3/2008 ......................................................................... 60
Hình 3-23: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm BOD với số liệu thực đo,
dọc sông Nhuệ, tháng 3/2008 ....................................................................... 60
Hình 3-24: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm nồng độ tổng Nitơ với số
liệu thực đo, dọc sông Đáy, tháng 3/2008 ..................................................... 61
Hình 3-25: So sánh kết quả tính toán kiểm nghiệm nồng độ tổng Nitơ với số
liệu thực đo, dọc sông Nhuệ, tháng 3/2008 ................................................... 61
Hình 3.26. Tỷ lệ các nguồn thải tính theo lưu lượng thải của LVS Nhuệ - Đáy63

Hình 3.27. Tỷ lệ lượng nước thải của các tỉnh/TP trong LVS Nhuệ - Đáy .... 63
Hình 3-28: Nồng độ BOD dự báo năm 2015 với hiện trạng (2008) dọc theo
sông Đáy – KB 1, KB 2, KB 3 ..................................................................... 71
Hình 3-29: Nồng độ DO dự báo năm 2015 với hiện trạng (2008) dọc theo
sông Đáy – KB 1, KB 2, KB 3 ..................................................................... 72
Hình 3-30: Nồng độ N tổng dự báo năm 2015 với hiện trạng (2008) dọc theo
sông Đáy – KB 1, KB 2, KB 3 ..................................................................... 72
Hình 3-31: Nồng độ BOD dự báo năm 2015 với hiện trạng (2008) dọc theo
sông Nhuệ – KB 1, KB 2, KB 3 ................................................................... 73
Hình 3-32: Nồng độ DO dự báo năm 2015 với hiện trạng (2008) dọc theo
sông Nhuệ – KB 1, KB 2, KB 3 ................................................................... 73

viii


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Hình 3-33: Nồng độ N tổng dự báo năm 2015 với hiện trạng (2008) dọc theo
sông Nhuệ – KB 1, KB 2, KB 3 ................................................................... 74
Hình 3-34:Diễn biến nồng độ DO trên sông Nhuệ ........................................ 74
Hình 3-35:Diễn biến nồng độ BOD5 trên sông Nhuệ .................................... 74
Hình 3-36:Diễn biến nồng độ NH4+ trên sông Nhuệ ..................................... 75
Hình 3-37: Diễn biến nồng độ NO3- trên sông Nhuệ ..................................... 75
Hình 3-38: Diễn biến nồng độ DO trên sông Nhuệ ....................................... 76
Hình 3-39:Diễn biến nồng độ BOD5 trên sông Nhuệ .................................... 76
Hình 3-40:Diễn biến nồng độ NH4+ trên sông Nhuệ ..................................... 76
Hình 3-41:Diễn biến nồng độ NO3- trên sông Nhuệ ...................................... 76
Hình 3-42:Diễn biến nồng độ DO trên sông Nhuệ ........................................ 77
Hình 3-43:Diễn biến nồng độ BOD5 trên sông Nhuệ .................................... 77
Hình 3-44:Diễn biến nồng độ NH4+ trên sông Nhuệ ..................................... 77

Hình 3-45:Diễn biến nồng độ NO3- trên sông Nhuệ ...................................... 77

ix


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1. Dân số các đô thị trong LVS Nhuệ- Đáy đến 01/4/2009 ............... 29
Bảng 2-2. Một số chỉ tiêu KTXH chính của các tỉnh, thành phố ở lưu vực
sông Nhuệ - sông Đáy đến năm 2015, định hướng đến 2020 ........................ 31
Bảng 3-1: Danh sách các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy có
sử dụng số liệu lưu lượng ............................................................................. 39
Bảng 3-2: Các trạm đo mưa và bốc hơi được sử dụng để tính toán dòng chảy
tại các trạm thượng nguồn sông Đáy, sông Hoàng Long .............................. 40
Bảng 3-3: Thời gian và mục đích sử dụng số liệu tại các trạm thuỷ văn trên
lưu vực sông Nhuệ - Đáy.............................................................................. 40
Bảng 3-4: Giá trị các thông số mô hình mưa- dòng chảy (NAM) cho các lưu
vực sông ....................................................................................................... 43
Bảng 3-5: Kết quả hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mô hình mưa - dòng chảy ........ 44
Bảng 3-6: Hiệu quả của hiệu chỉnh mô hình ................................................. 49
Bảng 3-7: Hiệu quả và sai số của kiểm định mô hình ................................... 52
Bảng 3.7. Hiện trạng tải lượng chất ô nhiễm và tổng lượng nước thải của các
nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng trên LVS Nhuệ - Đáy ..................................... 62
Bảng 3.8. Tổng tải lượng chất ô nhiễm từ nguồn thải sinh hoạt trong LVS
Nhuệ - Đáy theo kịch bản đến năm 2015 (mùa kiệt) ..................................... 64
Bảng 3.9. Tổng tải lượng chất ô nhiễm và lượng nước thải từ nguồn Công
nghiệp trong LVS Nhuệ - Đáy theo kịch bản đến năm 2015, mùa kiệt ......... 65
Bảng 3.10.Tổng tải lượng chất ô nhiễm và lượng nước thải từ nguồn nông

nghiệp trong LVS Nhuệ - Đáy đến năm 2015, mùa kiệt .............................. 67
Bảng 3.11. Tổng lượng nước thải theo kịch bản phát triển kinh tế xã hội đến
năm 2015 và không được xử lý .................................................................... 68
x


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Bảng 3.12: Tổng lượng nước thải theo kịch bản phát triển kinh tế xã hội đến
năm 2015 và xử lý được 60% ....................................................................... 69
Bảng 3.13: Tổng lượng nước thải theo kịch bản phát triển kinh tế xã hội đến
năm 2015 và xử lý được 80% ....................................................................... 69
Bảng 3-14. Khả năng chịu tải của nước sông (kg/ngày) theo các kịch bảnQCVN loại B1 .............................................................................................. 79

xi


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

MỞ ĐẦU
Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy nằm ở hữu ngạn sông Hồng với diện tích tự
nhiên khoảng 7665 km2, dân số năm 2006 là 10.304.100 người.Lưu vực có toạ độ
địa lý từ 200 - 21020' vĩ độ Bắc và 1050 - 106030' kinh độ Đông, bao gồm các tỉnh,
thành phố sau: Hoà Bình, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định và Ninh Bình.
Trong những năm gần đây, tình hình phát triển kinh tế - xã hội trong lưu vực
sông Nhuệ - sông Đáy diễn ra rất mạnh mẽ, đem lại nhiều lợi ích to lớn cho nền
kinh tế quốc dân, nộp ngân sách nhà nước hàng trăm tỷ đồng, góp phần nâng cao
đời sống cho người dân, giải quyết công ăn việc làm cho một số lượng lớn người
lao động. Tuy nhiên, ngoài những lợi ích mang lại thì tình trạng ô nhiễm do những
mặt trái của các hoạt động trên gây ra đang ở mức báo động. Môi trường nói chung

và môi trường nước nói riêng trong khu vực đang bị ô nhiễm nghiêm trọng gây ảnh
hưởng đến sức khoẻ người lao động, dân cư cũng như đến hệ sinh thái cảnh quan
trong vùng. Các báo cáo gần đây cho thấy toàn lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy phải
tiếp nhận lượng nước thải khoảng 800.000 m3/ngày đêm, trong đó nguồn nước thải
riêng khu vực Hà Nội cũ (chưa mở rộng) chiếm trên 50% lượng nước thải. Lưu vực
sông Nhuệ - sông Đáy là một trong 3 lưu vực sông đang bị ô nhiễm nghiêm trọng ở
nước ta. Các con số thống kê còn cho thấy có hơn 700 nguồn thải: công nghiệp,
làng nghề, bệnh viện, sinh hoạt thải vào sông Nhuệ - Đáy, hầu hết không qua xử lý,
gây ô nhiễm nghiêm trọng. Qua phân tích tình hình quan trắc chất lượng nước, thu
thập và xử lý thông tin môi trường tại các cơ quan như: Sở Tài nguyên và Môi
trường của các tỉnh nằm trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy, các trung tâm thông tin
địa chất, lâm nghiệp, các trung tâm viễn thám thuộc các Bộ/ngành và các địa
phương... có thể thấy chất lượng nước sông Nhuệ, Đáy bị ô nhiễm cao với các chỉ
số DO, COD, BOD5, NH4+, Coliform đều vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép. Diễn
biến của tình trạng ô nhiễm không có dấu hiệu được cải thiện mà còn tăng lên.
Các tác động mạnh mẽ nhất đến môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy
là do các hoạt động phát triển KT – XH như hoạt động của các khu công nghiệp,

1


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

sản xuất làng nghề, khu khai thác và chế biến, các tụ điểm dân cư... Sự ra đời và
hoạt động của hàng loạt các khu công nghiệp thuộc các tỉnh, thành phố, các hoạt
động tiểu thủ công nghiệp trong gần 400 làng nghề, các xí nghiệp kinh tế quốc
phòng cùng với các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản, canh tác trên hành
lang thoát lũ, chất thải bệnh viện, trường học... làm cho môi trường nói chung và
môi trường nước nói riêng ngày càng xấu đi, nhiều đoạn sông đã bị ô nhiễm tới mức
báo động.

Mặt khác, nhu cầu sử dụng nước ngày càng cao và mở rộng do sự phát triển
KT - XH, trong khi môi trường nước trên các sông thuộc lưu vực đang bị ô nhiễm
nặng nề... Trong tương lai, chuỗi đô thị dọc bờ hữu sông Tích phát triển cũng đòi
hỏi thêm nhu cầu nước cho khu vực này không những để đáp ứng mục đích sử dụng
cho các hộ dùng nước mà còn đòi hỏi nguồn nước để duy trì hệ sinh thái, pha loãng
để hạn chế ô nhiễm nguồn nước trước khi tập trung đổ vào sông Đáy. Điều này đòi
hỏi cần sớm kiểm kê các nguồn thải, đánh giá diễn biến môi trường, nhất là môi
trường nước mặt, xác định tải lượng và thành phần nước thải, từ đó các chỉ tiêu giới
hạn về an toàn môi trường sẽ được xác định và sử dụng làm cơ sở cho tính toán khả
năng chịu tải của môi trường cũng như các ngưỡng an toàn cho môi trường nước tại
lưu vực sông. Các chỉ tiêu lý hóa học của chất lượng nước, các sinh vật chỉ thị theo
các Tiêu chuẩn (TCVN) cũng được ứng dụng để đánh giá sức chịu tải môi trường.
Qua đó đề xuất các giải pháp nhằm quản lý và khắc phục tình trạng ô nhiễm môi
trường nước lưu vực sông Nhuệ- sông Đáy.
Chính vì vậy, việc lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu đánh giá khả
năng chịu tải của hệ sinh thái phục vụ quy hoạch bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn
nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy” là hết sức cần thiết và cấp bách nhằm dự đánh giá
dự báo ngưỡng chịu tải của sông Nhuệ - Đáy, từ đó giúp các nhà quản lý có căn cứ
để đưa ra những chính sách cụ thể nhằm bảo vệ môi trường trên lưu vực sông Nhuệ
- Đáy và định hướng quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường trong
thời gian tới.

2


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Mục đích của đề tài, các vấn đề giải quyết:
+ Mục đích của đề tài: Ứng dụng mô hình MIKE 11 đánh giá chất lượng
nước sông và khả năng chịu tải của môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy.

+Các vấn đề cần giải quyết:
- Thu thập các số liệu nguồn thải, công suất và đặc tính nguồn thải xả vào
sông trong khu vực nghiên cứu;
- Thu thập các số liệu thuỷ văn và chất lượng nước (lưu lượng, mực nước,
mặt cắt ngang thuỷ lực, ...và các số liệu chất lượng nước tại các biên thượng lưu, hạ
lưu và số liệu tại các trạm đo khảo sát trong khu vực nghiên cứu)
- Nghiên cứu tổng quan phương pháp mô sinh hoá ứng dụng để tính toán và
mô phỏng sinh thái- chất lượng nước sông.
- Áp dụng mô hình để tính toán cho khu vực nghiên cứu; trên cơ sở kết quả
nghiên cứu có đề xuất các biện pháp kỹ thuật tổng hợp, định hướng quy hoạch sử
dụng, khai thác và bảo vệ nguồn lợi của con sông này.
Địa điểm và phạm vi thực hiện
Nhiệm vụ được thực hiện trên lưu vực sông Nhuệ- sông Đáy bao gồm các
tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương: Hòa Bình, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định và
Ninh Bình.
Lưu vực sông Nhuệ - Đáy khá phức tạp, gồm nhiều lưu vực riêng của các chi
lưu như sông Tích, sông Thanh Hà, sông Hoàng Long, sông Châu Giang, sông Sắt,
sông Đào, … Do vậy, trong phạm vi thực hiện nhiệm vụ chỉ tiến hành phân tích,
đánh giá khả năng tiếp nhận và đồng hóa các chất ô nhiễm môi trường nước trên 2
sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy.
Phương pháp thực hiện
+ Phương pháp thống kê: phân tích hệ thống và kế thừa các tài liệu đã có nhằm
thống kê các nguồn thải, phân tích đánh giá các tác nhân gây ô nhiễm môi trường và

3


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

tính toán tải lượng thải vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy.

+ Phương pháp điều tra, khảo sát đo đạc ngoài hiện trường: được thực hiện theo
tuyến, điểm đặc trưng nhằm bổ sung tài liệu và kiểm tra kết quả nghiên cứu. Các kết
quả đo đạc khảo sát sẽ bổ sung cho bức tranh hiện trạng môi trường, đồng thời là các
dữ liệu đầu vào cho các mô hình tính toán dự báo chất lượng môi trường nước.
+ Phương pháp đánh giá nhanh: trên cơ sở hệ số ô nhiễm do tổ chức y tế Thế
giới thiết lập nhằm ước tính tải lượng các chất ô nhiễm từ các hoạt động kinh tế xã
hội trên hệ thống sông Nhuệ - Đáy.
+ Phương pháp viễn thám, bản đồ và hệ thống thống tin địa lý nhằm theo dõi,
đánh giá hiện trạng và diễn biến môi trường toàn lưu vực sông. Lưu trữ và cập
nhật các thông tin dữ liệu bản đồ.
+ Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả nghiên cứu của các chương
trình, dự án trước đây thuộc lưu vực sông Cầu phục vụ cho công tác nghiên cứu của
nhiệm vụ
+ Phương pháp ứng dụng mô hình toán: được sử dụng trong việc đánh giá và
dự báo các tác động của mỗi kịch bản đề xuất nhằm lựa chọn phương án tối ưu.
+ Phương pháp thực nghiệm số trị: dùng để tính toán và hiệu chỉnh mô hình.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
-Xác định được tải lượng ô nhiễm và mức độ xử lý nước thải cần thiết của các
điểm xả nước thải tập trung trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy.
-Làm cơ sở để đề xuất được giải pháp tổng hợp bảo vệ môi trường lưu vực
sông Nhuệ - Đáy
-Tổng hợp được những vấn đề lý thuyết và thực nghiệm
*Các lợi ích mang lại và các tác động của kết quả nghiên cứu

4


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

- Đối với lĩnh vực KH&CN có liên quan: Trên cơ sở đánh giá ngưỡng chịu

tải ô nhiễm các đoạn sông có thể đề xuất được các biện pháp tổng hợp bảo vệ và sử
dụng hợp lý nguồn nước sông Nhuệ - Đáy
- Đối với nơi ứng dụng kết quả nghiên cứu: Các số liệu và thông tin tường
minh, dễ sử dụng.
- Đối với kinh tế - xã hội và môi trường: góp phần vào việc định hướng lập
quy hoạch bảo vệ môi trường trên lưu vực sông và sử dụng hợp lý tài nguyên nước
lưu vực sông Nhuệ - Đáy.

5


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG 1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI Ô NHIỄM CỦA MÔI
TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VÀ MÔ HÌNH MIKE 11
1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
THUỘC LĨNH VỰC LUẬN VĂN
1.1.1. Ngoài nước
Ở các nước phát triển, các phương pháp luận về đánh giá sức tải được xây
dựng chủ yếu để đánh giá sức tải về phương tiện tàu bè, sức chịu tải du lịch... Đối
với các nước đang phát triển, sức chịu tải môi trường nước sông thường được đánh
giá theo khả năng tự làm sạch, vì các nước này có sự ưu tiên về phát triển kinh tế
nên các nhu cầu cao hơn về chất lượng môi trường nước thường ít được đáp ứng.
Năm 2002, Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đã tiến hành một nghiên cứu về
sức chịu tải môi trường cho 4 thị trấn, đặc biệt là đánh giá sức chịu tải cho môi
trường nước 4 hồ.
Các nghiên cứu về sức chịu tải của môi trường nước ở Trung Quốc bắt đầu
vào năm 1980. Giai đoạn đầu Trung quốc đã thảo luận và áp dụng các phương pháp
tiếp cận toán học khác nhau như mô hình chất lượng nước và quá trình tự làm sạch

để xây dựng tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước.Các dự án này bao gồm đánh
giá chất lượng môi trường các vùng ngoại ô phía Đông Nam Bắc Kinh, Hoàng Hà ở
Quảng Châu, sông Đồ Môn, sông Tùng Hoa, sông Lệ Giang.
Có nhiều nghiên cứu về khả năng tự làm sạch của các sông nhờ các yếu tố
động lực học, sinh học... và về quá trình pha loãng, chuyển hoá các chất ô nhiễm
trong sông hồ. Các mô hình chất lượng nước được phát triển từ đầu thế kỷ thứ XX.
Hiện nay các mô hình chất lượng nước tập trung vào các vấn đề kiểm soát độc tố và
sinh thái chất lượng nước. Đối với nhiều nước như Hoa Kỳ, Hà Lan, Đức, Đan
Mạch, Ấn độ, Trung quốc,... vấn đề ô nhiễm và xử lý nước thải bảo vệ các lưu vực
sông được nghiên cứu nhiều. Các vấn đề ô nhiễm sông được nghiên cứu dựa vào
việc đánh giá khả năng tự làm sạch để từ đó thiết lập các mô hình kiểm soát chất
lượng nước sông. Một số mô hình kiểm soát chất lượng nước sông vùng đồng bằng
thuộc các đề án của Ngân hàng Thế giới (WB) là các mô hình MIKE11 của Viện
Thuỷ lực Đan Mạch để quản lý chất lượng nước sông Yangtze và sông Chang

6


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Jialing (Trung Quốc) năm 1998, mô hình DIVAST của Binnie&Parttners dùng để
kiểm soát ô nhiễm việc xả nước thải 2 triệu m3/ngày ra vịnh Bombay (Ấn Độ), các
mô hình QUAL 2E, QUAL2E-UNCAS và WASP4 của Cục Bảo vệ môi trường Hoa
Kỳ để quản lý chất lượng nước sông ở nhiều nơi trên thế giới. Dựa vào các mô hình
chất lượng nước có thể xác định được ngưỡng chịu tải các đoạn sông. Tuy nhiên, độ
tin cậy của các mô hình phụ thuộc vào việc hiệu chỉnh và kiểm chuẩn trên cơ sở các
số liệu thu thập, khảo sát tại hiện trường. Vì vậy, chưa có một mô hình nào vạn
năng, có thể ứng dụng cho tất cả các sông.

1.1.2. Trong nước:

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy là lưu vực quan trọng nhất trong hệ thống
sông Thái Bình, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên
cũng như về lịch sử phát triển kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, trong quá trình phát
triển kinh tế - xã hội, trong đó đặc biệt là các hoạt động công nghiệp, hoạt động
sinh hoạt và hoạt động của các làng nghề… trên toàn bộ lưu vực đã tạo nên
những tác động hết sức sâu sắc đến nguồn nước, môi trường cảnh quan lưu vực
sông Nhuệ - Đáy, vì vậy cần phải có những giải pháp tổng hợp để quản lý và sử
dụng hợp lý tài nguyên nước.
Trong hơn một thập kỷ qua, các nghiên cứu về mô hình chất lượng nước tại
Việt Nam chủ yếu phát triển theo các hướng sau:
- Sử dụng mô hình chất lượng nước nước ngoài chuyển giao hoặc từ các
nguồn khác nhau;
- Xây dựng mô hình tính toán lan truyền và chuyển hoá chất ô nhiễm cho một
đối tượng cụ thể trên cơ sở các dữ liệu đầu vào khảo sát và thu thập được.
Trong cả hai trường hợp trên, mô hình chất lượng nước chủ yếu tập trung cho
các con sông chính của Việt Nam như:
+ Mô hình WQ97 mô phỏng sự thay đổi BOD&DO trên hệ thống kênh Sài
Gòn;

7


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

+ Sử dụng mô hình STREAM II xác định khả năng chịu tải ô nhiễm của dòng
chảy sông Hồng; sử dụng mô hình Qual2E tính toán sự lan truyền và phân bố các
chất ô nhiễm từ các hoạt động phát triển trên lưu vực sông Thị Vải;
+ Sử dụng mô hình một chiều để tính toán thay đổi BOD trong hệ thống kênh
rạch Tp,HCM; nghiên cứu mô phỏng sinh thái - chất lượng nước phục vụ hợp lý
nguồn nước sông, trên cơ sở mô hình Qual2E để mô phỏng chất lượng nước sông;

+ Ứng dụng mô hình chất lượng nước WASP5 để đánh giá các điều kiện thuỷ
lực và tính toán khả năng lan truyền chất trên trục chính sông Nhuệ của Nguyễn
Quang Trung (2000);
+ Nghiên cứu mô hình chất lượng nước sông Hương theo các chất dễ phân
huỷ…
+ Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 và Mike 21 trong mô phỏng chất
lượng nước sông Cầu Trắng – Đà Nẵng. Phạm Phú Lâm, Đại học Bách khoa Đà
Nẵng, 2012.
+ Ứng dụng mô hình SWAT tính toán số liệu kéo dài dòng chảy lưu vực sông
Lục Nam. Trương Minh Ngọc, ĐH Khoa học Tự nhiên, 2009.
Tại Việt Nam, mô hình CLN chủ yếu tập trung cho các con sông chính như
mô hình WQ97 mô phỏng sự thay đổi BOD&DO trên hệ thống kênh Sài Gòn; sử
dụng mô hình STREAM II xác định khả năng chịu tải ô nhiễm của dòng chảy sông
Hồng; mô hình QUAL 2 tính toán sự lan truyền và phân bố các chất ô nhiễm từ các
hoạt động phát triển trên lưu vực sông Thị Vải; mô hình một chiều để tính toán thay
đổi BOD trong hệ thống kênh rạch Tp.HCM (mô hình MIKE 11); nghiên cứu mô
phỏng sinh thái - chất lượng nước phục vụ hợp lý nguồn nước sông, trên cơ sở mô
hình QUAL 2E để mô phỏng CLN sông.
Các mô hình chất lượng nước sông chủ yếu tập trung mô phỏng quá trình chủ
đạo trong sông là lan truyền chất ô nhiễm thông qua quá trình pha loãng và xáo
trộn. Ảnh hưởng của quá trình sinh thái ít được đề cập hoặc chỉ đề cập dưới dạng hệ

8


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

số ảnh hưởng mà chưa mô phỏng bản chất của quá trình. Để tính toán lan truyền ô
nhiễm môi trường nước trên các sông, hồ, thường sử dụng một số mô hình như:
Qual2, SWAT, CORMIX, Modflow… Hiện nay, một số mô hình như MIKE, SMS

đang được nghiên cứu đưa vào áp dụng tính toán chất lượng nước cho các sông.
Các đề tài nghiên cứu khoa học nói trên, là những tài liệu rất hữu ích cho
nhiệm vụ đặt ra, nó cung cấp cho đề tài tổng quan về những công trình đã nghiên
cứu, những luận chứng khoa học, những số liệu về chất lượng nước sông và diễn
biến chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy trong nhiều năm qua.
1.2. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI Ô NHIỄM MÔI
TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG
1.2.1. Các khái niệm về sức chịu tải
-

Năng lực môi trường (environmental capacity) được định nghĩa bởi GESAMP

(1986)1 (Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution) là tính
chất của môi trường và khả năng thích nghi của nó trong việc điều tiết một hoạt
động nào đó mà không gây ra những tác động môi trường không thể chấp nhận
được.
-

Sức tải của môi trường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và

hấp thụ các chất gây ô nhiễm. [Luật BVMT, 2005]
-

Ngưỡng chịu tải theo Điều 40 C.F.R2 Khoản 130.2 (f) của Hoa Kỳ định nghĩa là

lượng chất ô nhiễm lớn nhất môi trường nước có thể tiếp nhận được mà không làm
ảnh hưởng đến tiêu chuẩn chất lượng nước.
Tóm lại, sức chịu tải của môi trường nước là khả năng tiếp nhận các loại chất
thải tối đa mà vẫn đáp ứng các yêu cầu chất lượng cho những mục đích sử dụng
được quy định tại khu vực nghiên cứu (duy trì cân bằng sinh thái, đảm bảo các mức

chất lượng cho mục đích tưới tiêu, sinh họat…). Như vậy, theo quan điểm này, sức
chịu tải nước sông phụ thuộc trước hết vào khả năng tự làm sạch tự nhiên của các
1

Environmental Protection, 1986. Environmental Capacity. An approach to marine pollution prevention.
Report Study GESAMP, (30):49p.
2
C.F.R: Code of Federal Regulations (USA)

9


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

hệ sinh thái (HST) trong sông đó. Bên cạnh đó, khả năng tự làm sạch tự nhiên của
HST lại phụ thuộc vào thành phần, cấu trúc và phân bố của HST.
Ngoài ra dưới đây là một số khái niệm được giới thiệu trong Thông tư số
02/2009/TT-BTNMT quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn
nước:
-

Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có thể

tiếp nhận được thêm một tải lượng ô nhiễm nhất định mà vẫn bảo đảm nồng độ các
chất ô nhiễm trong nguồn nước không vượt quá giới hạn được quy định trong các
quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lượng nước cho các mục đích sử dụng của nguồn tiếp
nhận.
-

Mục tiêu chất lượng nước là mức độ chất lượng nước của nguồn nước tiếp nhận

cần phải duy trì để bảo đảm mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận.
-

Tải lượng ô nhiễm là khối lượng chất ô nhiễm có trong nước thải hoặc nguồn

nước trong một đơn vị thời gian xác định.
-

Tải lượng ô nhiễm tối đa là khối lượng lớn nhất của các chất ô nhiễm có thể có

trong nguồn nước tiếp nhận mà không làm ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng mục
tiêu chất lượng nước cuûa nguồn tiếp nhận.
1.2.2. Phương pháp đánh giá sức chịu tải môi trường nước
Sức chịu tải của sông là sức chịu tải của tự nhiên đối với các hoạt động của
con người. Con người dựa vào sông để cung cấp cho những nhu cầu sống của mình,
đồng thời chính các hoạt động ấy lại làm cho nó bị ô nhiễm và suy thoái. Khi lượng
thải vượt khả năng tiếp nhận của thủy vực, sức chịu tải vượt ngưỡng và dòng sông
trở thành dòng sông chết.
Do đó sức chịu tải ô nhiễm được hiểu là thải lượng tối đa các chất ô nhiễm đưa
vào nguồn nước mà không làm chất lượng nước vượt quá các giới hạn cho phép.
Sức chịu tải của thủy vực đối với một số chất ô nhiễm được tính theo
IMO/FAO (1986) và Bộ thủy sản – DANIDA/FSPS/SUMA (2005) như sau:

10


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Cp = (

Trong đó:
Cp: Khả năng tải của thủy vực đối với chất nhiễm bẩn I (kg)
R: Tỷ lệ trao đổi nước của thủy vực
V: Thể tích trung bình của thủy vực (m3)
Như vậy sức chịu tải đươc đánh giá là hiệu số của tổng lượng chất ô nhiễm ở
mức tiêu chuẩn – tổng lượng chất ô nhiễm hiện tại trong nguồn nước.
: được xác định theo tiêu chuẩn nước mặt
: do các số liệu quan trắc rời rậc nên cần một công cụ mô phỏng diễn biến
các thông số chất lượng nước dọc theo dòng chảy. Công cụ sử dụng trong luận văn
là MIKE 11.
Từ kết quả mô phỏng

so sánh với

:

: nguồn nước vẫn còn khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm;
: nguồn nước hiện đã vượt mức chịu tải
: nguồn nước đạt ngưỡng chịu tải
Xác định sức chịu tải dựa vào công cụ mô hình hóa được tiến hành như sau:
+ Mô phỏng chất lượng nước hiện tại dựa vào các điều kiện yêu cầu của mô hình
và các dữ liệu thu thập về nguồn thải, tiến hảnh hiệu chỉnh thông số để kết quả mô phỏng
chính xác nhất. Từ kết quả mô hình thu được:
+ Nồng độ ô nhiễm

để so sánh với

11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

+ Tổng lượng chất ô nhiễm tại
+ Từ mức

(ở đây là 3 kịch bản)

tăng dần tải lượng thải đầu vào đến khi đạt mức

Tổng lượng chất ô nhiễm thêm vào chính là hiệu số giữa lượng chất ô nhiễm ở
mức tiêu chuẩn với lượng chất ô nhiễm hiện tại, là sức chịu tải của lưa vực tại mức
tiêu chuẩn cần xác định.
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE 11
Mô hình MIKE 11 là bộ mô hình 1 chiều được phát triển bởi Viện thủy lực
Đan Mạch (DHI) từ mô hình gốc đầu tiên ra đời năm 1972 dùng để mô phỏng thủy
lực trong sông. MIKE 11 có thể tích hợp nhiều module như module truyền tải –
khuếch tán (AD), module chất lượng nước (WQ), module vận chuyển bùn cát (ST)
và module mưa rào – dòng chảy (RR), đây là các mô hình được sử dụng khá rộng
rãi trên thế giới. Trong đó, đáng chú ý là các modunle MIKE basin và MIKE 11
Ecolab, đây là hai module được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu thủy vực cũng
như là lưu vực sông. Trong mô hình MIKE 11, quá trình lan truyền, vận chuyển
chất ô nhiễm do ảnh hưởng của các quá trình sinh hóa và vật lý đã được mô phỏng
và tính toán làm cơ sở cho việc tính toán tải lượng ô nhiễm trong sông. Module thủy
lực trong MIKE 11 mô phỏng động lực cả ở sông và cửa sông và có thể áp dụng cho
đoạn sông phân nhánh cũng như các mạng sông phức tạp. MIKE 11 cung cấp cho
người dùng chuỗi thời gian của dòng chảy, độ sâu và nồng độ của mỗi yếu tố tại
mỗi đoạn sông, đồng thời mô hình cũng cung cấp cho người dùng biểu đồ số và các
lựa chọn thống kê để hiển thị kết quả. MIKE 11 là một bước tiến trong mô hình hóa
dòng chảy cũng như chất lượng nước, tuy nhiên nó cũng gặp phải vấn đề phổ biến
cho các mô hình phức tạp là cần nhiều số liệu. MIKE 11 đã cố gắng khắc phục vấn

đề này bằng cách cho phép người dùng chạy với những mức độ khác nhau nếu quá
trình phức tạp. Trong tính toán (1 chiều) các quá trình chất lượng nước có liên quan
đến những phản ứng sinh hoá, ngoài ảnh hưởng của các phản ứng này gây ra, còn
có ảnh hưởng của các quá trình thuỷ văn thuỷ lực của dòng chảy, do vậy, để giải

12


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

quyết vấn đề chất lượng nước trong mô hình MIKE 11, phải đồng thời sử dụng cả
hai mô đun đó là mô đun tải - khuyếch tán (AD) và mô đun sinh thái (Ecolab).
Trong những trường hợp tính toán các yếu tố không liên quan đến các phản ứng
sinh hoá thì chỉ cần sử dụng mô đun truyền tải - khuyếch tán để tính toán, khi đó
các hệ số liên quan đến các phản ứng sinh hoá sẽ không được xét đến và mô đun
sinh thái (Ecolab) không cần được kích hoạt. Các quá trình trao đổi phức tạp xảy ra
trong môi trường nước được mô hình hóa và đưa vào modul chất lượng nước của
mô hình MIKE 11 tính toán cho 13 thông số chất lượng nước tương ứng với 6 cấp
độ và các quá trình chuyển hóa khác nhau có liên quan. Các giá trị tham số của mô
hình chất lượng nước và sinh thái được liệt kê và cho sẵn các giá trị ngưỡng của
từng tham số ứng với các mức độ tính toán. Điều này đặc biệt có ý nghĩa với việc
hiệu chỉnh mô hình khi số lượng thông số là rất nhiều. Các lựa chọn để chiết xuất
dữ liệu cho phép lấy và kiểm tra các quá trình chuyển hóa giữa các hợp phần tính
toán với nhau. Với tính đồng bộ cao, mô hình còn cho phép cập nhật các nguồn thải
dưới dạng nguồn điểm hay nguồn diện trên từng đoạn sông.
Việc lựa chọn mô hình là khâu đầu tiên rất quan trọng trong phương pháp mô
hình toán, nó phụ thuộc vào yêu cầu công việc, điều kiện về tài liệu cũng như tiềm
năng tài chính và nguồn nhân lực. Trong nghiên cứu này, mô hình tất định (MIKE
11) đã được chọn dựa trên dữ liệu quan trắc và những mục đích của nghiên cứu,
ngoài ra còn phải kể đến một số ưu việt của bộ mô hình như:

Là bộ phần mềm tích hợp đa tính năng;
Là bộ phần mềm đã được kiểm nghiệm thực tế;
Cho phép tính toán thủy lực và chất lượng nước với độ chính xác cao;
Giao diện thân thiện, dễ sử dụng;
Có ứng dụng kỹ thuật GIS - một kỹ thuật mới với tính hiệu quả cao.
1.3.1. Cơ sở lý thuyết mô hình mưa – dòng chảy (NAM)
1.3.1.1. Cấu trúc mô hình NAM

13