Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Sử dụng các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước cho một số sông thuộc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.94 MB, 117 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Cái Anh Tú
SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Cái Anh Tú
SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY
Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS: Trần Yêm
2
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tôi đã nhận được
sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô trong Khoa Môi trường, gia đình và bạn bè.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Yêm, người
đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận
văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Môi trường nói chung, Bộ
môn Công nghệ Môi trường nói riêng đã tạo điều kiện tốt để tôi hoàn thành khóa
học này.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ tôi trong
suốt quá trình học tập.
Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013
Người th ực hi ện lu ận văn
Cái Anh Tú
3
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng: số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và chưa hề bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn
này đã được cảm ơn và thông trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ
nguồn gốc
Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013
Người thực hiện luận văn
Cái Anh Tú
4
MỤC LỤC
1 2
1
1
1
MỞ ĐẦU
Mục tiêu nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1.Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội
3 7
tại lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy
1.2.Một số nghiên cứu chính đã thực hiện về chất lượng nước sông
7
Nhuệ Đáy
1.3.Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI)
1.3.1.Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ
7 8
8
số đánh giá chất lượng nước mặt
1.3.2.Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp
9 14
dụng các chỉ số đánh giá chất lượng nước mặt
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ,
sông Đáy
3.2. Tính toán chỉ số thể hiện chất lượng nước sông Đáy – Nhuệ
3.2.1. Phương pháp 1 Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông
15 16
16 23
24
44
46 – 48
thông qua số lần thông số môi trường quan trắc đạt và không đat
QCVN
3.2.2. Phương pháp 2 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc
tính toán chỉ số ô nhiễm tổng IB1
3.2.3. Phương pháp 3 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc
tính toán chỉ số WQI
48
52
5
A) Kịch bản 1: Tính WQI không có trọng số
B) Kịch bản 2: Tính WQI có trọng số
Trường hợp 1: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Đáy
53 – 58
58
60
Trường hợp 2: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Nhuệ
64
Trường hợp 3 Trọng số chung cho cả lưu vực NhuệĐáy
65
3.2.4. Phương pháp 4 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc
xác định trạng thái chất lượng nước
70
3.2.5. Nhận xét các phương pháp đánh giá chất lượng nước
71
Nhận xét phương pháp đánh giá chất lượng nước thông qua số lần
71
quan trắc có thông số môi trường đạt và không đạt QCVN
Nhận xét phương pháp xác định chất lượng nước qua tính toán chỉ
71
số giá trị tỷ lệ trung bình
Nhận xét phương pháp xác định chất lượng nước qua tính toán chỉ
71
số WQI
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
80 84
85
86 88
89 100
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
WQI
:
Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index)
6
QCVN
TCVN
UBND
TNMT
CLN
CTCP
CLN
BTNMT
BOD
COD
DO
QLMT
KTXH
PP
TCMT
A1
A2
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Quy chuẩn kỹ thuật môi trường Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam
Ủy ban nhân dân
Tài nguyên Môi trường
Chất lượng nước
Chỉ tiêu cho phép
Chất lượng nước
Bộ Tài nguyên và Môi trường
Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand)
Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)
Lượng oxy hoà tan (Dissolvel Oxygen)
Quản lý môi trường
Kinh tế xã hội
Phương pháp
Tổng Cục môi trường
Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các
:
mục đích khác như loại A2, B1 và B2.
Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp
dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động vật thủy
B1
:
sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2
Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục
đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương
B2
tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2
Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu
chất lượng nước thấp
DANH MỤC BẢNG
Tên bảng
Bảng 1– Các vị trí lấy mẫu sông Nhuệ
Bảng 2 – Các vị trí lấy mẫu sông Đáy
Bảng 3 Các thông số quan trắc và phương pháp
phân tích
Bảng 4 Bảng quy định các giá trị qi, Bpi
Bảng 5 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với
DO% bão hòa
Trang
15
15
17
19
20
7
Bảng 6 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với
thông số pH
Bảng 7 Mức đánh giá chất lượng nước theo chỉ số
WQI
Bảng 8 – Phương pháp đánh giá trạng thái chất
lượng nước
Bảng 9 Giá trị pH tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Nhuệ
Bảng 10 Giá trị pH tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Đáy
Bảng 11 Giá trị TSS tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Nhuệ
Bảng 12 Giá trị TSS tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Đáy
Bảng 13 Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Nhuệ
21
Bảng14 Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo
29
22
23
24
24
26
26
28
sông Đáy
Bảng 15 Giá trị COD tại các điểm lấy mẫu dọc
30
theo sông Nhuệ
Bảng 16 Giá trị COD tại các điểm lấy mẫu dọc
30
theo sông Đáy
Bảng 17 Giá trị BOD tại các điểm lấy mẫu dọc
32
theo sông Nhuệ
Bảng 18 Giá trị BOD tại các điểm lấy mẫu dọc
32
sông Đáy
Bảng 19 Giá trị NH4+ tại các điểm lấy mẫu dọc
35
theo sông Nhuệ
Bảng 20 Giá trị NH4+ tại các điểm lấy mẫu dọc theo
sông Đáy
Bảng 21 Giá trị PO43 tại các điểm lấy mẫu dọc
theo sông Nhuệ
35
37
8
Bảng 22 Giá trị PO43 tại các điểm lấy mẫu dọc
theo sông Đáy
37
Bảng 23 Giá trị Coliform tại các điểm lấy mẫu
dọc theo sông Nhuệ
Bảng 24 Giá trị Coliform tại các điểm lấy mẫu
dọc theo sông Đáy
Bảng 25 Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông
Nhuệ
Bảng 26 – Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông
Đáy
43
Bảng 27 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông
47
37
44
45
Nhuệ thông qua số lần thông số môi trường quan trắc
đạt và không đat QCVN
Bảng 28 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông
48
Đáy thông qua số lần thông số môi trường quan trắc
đạt và không đat QCVN
Bảng 29 Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc
49
chất lượng nước sông Nhuệ vào mùa khô
Bảng 30 Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc
49
chất lượng nước sông Đáy vào mùa khô
Bảng 31 Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc
50
chất lượng nước sông Nhuệ vào mùa mưa
Bảng 32 Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc
51
chất lượng nước sông Đáy vào mùa mưa
Bảng 33 Bảng quy định các giá trị qi, BPi
Bảng 34 Tính WQI các thông số của các mẫu nước
sông Nhuệ
Bảng 35 Tính WQI các thông số của các mẫu nước
sông Đáy
Bảng 36 Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá
chất lượng nước sông Nhuệ vào mùa khô
Bảng 37 Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá
chất lượng nước
53
53
54
54
55
9
sông Nhuệ vào mùa mưa
Bảng 38 Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá
chất lượng nước sông Đáy vào mùa khô
Bảng 39 Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá
chất lượng nước sông Đáy vào mùa mưa
Bảng 40 – Trọng số đối với các thông số môi trường
nước sông theo các trường hợp khác nhau
Bảng 41 Tính WQI các thông số trên các mẫu ở sông
Đáy
Bảng 42 Đánh giá chất lượng thông qua chỉ số WQI
56
57
60
60
61
(trường hợp có trọng số)
Bảng 43 Đánh giá chất lượng sông Đáy (trường hợp
62
có trọng số)
Bảng 44 Tính WQI cho các thông số ở sông Nhuệ
Bảng 45 Đánh giá chất lượng sông Nhuệ (trường
63
63
hợp có trọng số)
Bảng 46 Đánh giá chất lượng sông Nhuệ (trường
64
hợp có trọng số chung lưu vực)
Bảng 47 – So sánh tính chất lượng nước theo
các kịch bản và trường hợp khác nhau
67
Bảng 48 – Phương pháp xác định trạng thái chất
70
lượng nước
Bảng 49 Phương pháp xác định trạng thái chất
71
lượng nước:Áp dụng cho thông số BOD
Bảng 50 – Tóm tắt so sánh các vấn đề do luận văn
đưa ra so sánh với các nghiên cứu trước đây
68
78
79
10
11
MỞ ĐẦU
Số liệu quan trắc nước mặt từ các chương trình quan trắc thường được sử dụng
trong các báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông. Các thông số trong môi
trường nước được phân tích đánh giá và đưa ra các nhận định về hiện trạng và diễn
biến của chất lượng nước.
Ngoài các phân tích đánh giá cho từng thông số, các bộ chỉ thị môi trường quốc
gia cũng đã được xây dựng. Bộ chỉ thị môi trường nước mặt lục địa đã có quy định chi
tiết và đang được áp dụng cho cấp độ địa phương cũng như quốc gia.
Trước đây, đã có nhiều chương trình quan trắc ở lưu vực sông Nhệu – Đáy
nhưng nhìn chung hoạt động quan trắc vẫn còn một số hạn chế như:
Các dữ liệu quan trắc được thu thập chưa đầy đủ.
Một số chương trình quan trắc chưa được gắn liền với mục tiêu sử dụng nước.
Phương pháp tiếp cận, phương pháp đánh giá chất lượng nước hiện vẫn còn chưa
thống nhất, chưa hệ thống, trong đó có việc sử dung các chỉ số để đánh giá.
Chỉ số chất lượng nước và các phương pháp đánh giá chất lượng nước là công
cụ
phục vụ việc đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mục đích quy hoạch
sử dụng hợp lý nguồn nước mặt và xây dựng định hướng kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ
môi trường nước. Từ đó, xây dựng các biện pháp để kiểm soát ô nhiễm môi trường
nước tốt hơn, đây là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách.
Lưu vực sông Nhuệ Đáy là một trong ba lưu vực được quan tâm hàng đầu trong
lĩnh vực bảo vệ môi trường lưu vực sông ở Việt Nam do các chức năng và vị trí quan
trọng của lưu vực.
Luận văn “Sử dụng các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước cho một
số sông thuộc lưu vực sông Nhuệ sông Đáy” được thực hiện với các mục tiêu, phạm
vi và nội dung nghiên cứu chính như sau:
1
Mục tiêu nghiên cứu
Góp phần nâng cao hiệu quả quản lý môi trường sông Nhuệ Đáy thông qua việc
áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước.
Tác giả được áp dụng những kiến thức đã được đào tạo trong nhà trường vào
điều kiện thực tế.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu đã tiến hành 12 đợt khảo sát, đo đạc và lấy mẫu phân tích trong 12
tháng liên tục (từ tháng 11 năm 2012 đến tháng 10 năm 2013) tại tất cả các điểm lấy
mẫu.
Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu bao gồm các vấn đề chính như sau:
1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước sông tại sông Nhuệ, sông Đáy
Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Đáy.
Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ
2. Tính toán chỉ số thể hiện chất lượng nước sông Đáy – Nhuệ
Kết luận và kiến nghị
2
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1.
Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tại
lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy
Lưu vực sông Nhuệ Đáy có tọa độ địa lý từ 200 21020' vĩ độ Bắc và 1050
106030' kinh độ Đông, diện tích 7665 km2, chiếm 10% diện tích toàn lưu vực sông
Hồng, Bao gồm địa phận hành chính của các tỉnh sau:
Tỉnh Hòa Bình: gồm các huyện Lương Sơn, Kim Bôi, Lạc Thủy, Yên Thủy.
Thành phố Hà Nội: gồm nội thành, quận Hà Đông (Tp.Hà Đông), các huyện Từ
Liêm, Thanh Trì, Đan Phượng, Hoài Đức, Thường Tín, Phú Xuyên, Thanh Oai, Ứng
Hòa, Chương Mỹ, Mỹ Đức.
Tỉnh Hà Nam: gồm thành phố Phủ Lý và các huyện Duy Tiên, Lý Nhân, Kim
Bảng, Bình Lục, Thanh Liêm.
Tỉnh Nam Định: gồm thành phố Nam Đinh và các huyện Nam Trực, Vụ Bản,
Xuân Trường, Trực Ninh, Nghĩa Hưng, Ý Yên, Giao Thủy, Hải Hậu.
Tỉnh Ninh Bình: gồm thành phố Ninh Bình, tp. Tam Điệp và các huyện Gia Viễn,
Nho Quan, Hoa Lư, Yên Khánh, Yên Mô, Kim Sơn.
Lưu vực được giới hạn như sau:
3
Phía Bắc và phía Đông được giới hạn bởi đê Sông Hồng kể từ ngã ba Trung Hà
tới cửa Ba Lạt với chiều dài 242 km.
Phía Tây Bắc giáp với Sông Đà từ Ngòi Lát tới Trung Hà với chiều dài khoảng 33
km.
Phía Tây và Tây Nam là đường phân lưu giữa lưu vực sông Hồng với lưu vực
sông Mã bởi dãy núi Ba Vì, Cúc Phương – Tam Điệp, kết thúc tại núi Mai An Tiêm (nơi
có sông Tống gặp sông Cầu Hội) và tiếp theo là sông Càn dài 10km rồi đổ ra biển tại
Cửa Càn.
Phía Đông và Đông Nam là biển Đông, có chiều dài khoảng 95 km từ cửa Ba Lạt
tới Cửa Càn.
Lưu vực sông Nhuệ Đáy là khu vực có nền kinh tế xã hội phát triển. Trong
vùng đã hình thành một mạng lưới đô thị, với Hà Nội là thủ đô và là thành phố loại I
trực thuộc Trung ương, thành phố Nam Định là đô thị loại 2, ngoài ra còn các thị xã tỉnh
lị và thị xã công nghiệp.
Theo kết quả khảo sát của Bộ Tài nguyên và Môi trường trong tháng 8/2013,
trung bình mỗi ngày hiện nay 2 con sông Nhuệ và Đáy phải tiếp nhận khoảng 3,8 triệu
m3 nước thải các loại, trong đó Hà Nội chiếm tới 48,8%, các tỉnh khác lần lượt là Nam
Định 17,8%, Hà Nam 15%, Ninh Bình 14% và Hoà Bình chiếm 4,4%. Và trong 3,8 triệu
m3 nước thải đó thì nước thải từ trồng trọt và chăn nuôi là 2,6 triệu m3 chiếm 62%
tổng lượng thải, nước thải công nghiệp chiếm 16% (tương đương 636.000 m3 nước
thải)… Theo sở TNMT Hà Nội, có hơn 700 nguồn thải công nghiệp, làng nghề, bệnh
viện, sinh hoạt vào sông NhuệĐáy hầu hết không qua xử lý /1/ /2/
Trên lưu vực này có khoảng 6070% dân số toàn lưu vực sản xuất nông nghiệp,
sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật không đúng quy cách. Bên cạnh đó, chăn
nuôi đang được khuyến khích đầu tư phát triển với số lượng đàn vật nuôi không ngừng
tăng theo thời gian đang tác động rất xấu đến lượng nước thải, bởi hầu hết lượng nước
thải đều đổ xuống các nguồn nước mặt.
4
Theo số liệu thống kê của các Sở TN&MT các tỉnh, thành phố trong lưu vực thì
hiện nay trong lưu vực có 458 làng nghề, phần lớn các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại
các làng nghề đều phát triển tự phát theo yêu cầu của thị trường nên thiết bị, công nghệ
đơn giản, mặt bằng sản xuất nhỏ, khả năng đầu tư cho các hệ thống xử lý nước thải
rất hạn chế. Nước thải của các làng nghề này không qua xử lý hoặc xử lý ko hiệu quả.
Tổng lượng nước thải phát sinh từ các làng nghề này khoảng 50.00060.000m3 nước
thải/ngày, trong đó riêng ở Hà Nội đã chiếm khoảng 40% /1/ /2/.
Về đặc điểm thủy văn, nói chung, 90% lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đáy
có nguồn gốc từ sông Hồng chuyển sang, chỉ 10% còn lại bắt nguồn từ trên lưu vực.
Tổng dòng chảy năm khoảng 28,8 tỉ m3, trong đó có đến 25,8 tỉ m3 (chiếm 8590%) bắt
nguồn từ sông Hồng qua sông Đào. Lượng dòng chảy trên sông Hoàng Long chiếm
khoảng 2.4% tổng dòng chảy năm, tương đương 0.68 tỉ m3. Lượng dòng chảy trên sông
Tích vào sông Đáy tại Ba Thá chiếm khoảng 4.7%, tương đương 1.35 tỉ m3.
Mật độ lưới sông trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0.7 1.2 km/km2. Hệ thống
sông này gồm 2 con sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy.
Chế độ thủy văn sông Nhuệ sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các yếu
tố mặt đệm trên bề mặt lưu vực, các yếu tố khí hậu mà còn phụ thuộc vào chế độ dòng
chảy của nước sông Hồng và các sông khác cũng như chế độ vận hành của các công trình
thủy lợi trên sông. Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất
định giữa các đoạn sông.
Sự phân bố theo thời gian thể hiện rõ nét thông qua phân phối dòng chảy trong năm.
Phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của lượng mưa năm nên
dòng chảy trong năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai mùa rõ rệt là mùa mưa và
mùa khô. Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, chiếm 80 85% lượng mưa cả năm. Mùa khô
từ tháng XI đến tháng IV năm sau.
a) Sông Nhuệ: bắt nguồn tại cống Liên Mạc, lấy nước từ sông Hồng chảy vào. Đây
là nguồn nước cấp cho nhiều hệ thống, công trình thủy lợi như Hà Đông, Đồng Quan,
Nhật Tựu, Lương Cổ Điệp Sơn. Ngoài ra, sông Nhuệ còn đóng vai trò tiêu nước cho
5
thành phố Hà Nội và thị xã Hà Đông. Nước sông Tô Lịch thường xuyên xả vào sông Nhuệ
với lưu lượng trung bình từ 11 17 m3/s, lưu lượng cực đại đạt 30 m3/s. Sông Nhuệ dài 75
km, chảy vào sông Đáy tại thị xã Phủ Lý, Hà Nam. Lưu vực sông Nhuệ có diện tích
khoảng 1.070 km2, chiếm 13,5% tổng diện tích toàn lưu vực.
Nối liền sông Nhuệ với sông Đáy có các sông Vân Đình dài 11,8 km, sông La Khê
dài 6,8 km, Ngoại Độ dài 12 km, sông Duy tiên dài 21 km, một số sông nhỏ khác tạo thành
một mạng lưới tưới tiêu tự chảy hoàn chỉnh. Tổng chiều dài 113,6 km, lưu lượng đến 150
m3/s vào mùa mưa và mùa cạn chỉ đạt 41m3/s.
Sông Nhuệ có lưu lượng đến 150 m3/s vào mùa mưa. Mùa cạn chỉ đạt 41m3/s.
Chế độ dòng chảy của sông Nhuệ chịu ảnh hưởng nhiều bởi chế độ vận hành của
các công trình thủy lợi trên sông. Mực nước sông Nhuệ về mùa mưa tại hạ lưu đập Hà
Đông nơi cửa xả của đập Thanh Liệt khoảng 5,20 5,77 m. Cao độ ruộng ven sông 5,4m.
Mật độ lưới sông trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0.7 1.2 km/km 2. Hệ thống sông
này gồm 2 con sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy.
Chế độ thủy văn sông Nhuệ sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các yếu
tố mặt đệm trên bề mặt lưu vực, các yếu tố khí hậu mà còn phụ thuộc vào chế độ dòng
chảy của nước sông Hồng và các sông khác cũng như chế độ vận hành của các công trình
thủy lợi trên sông. Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất
định giữa các đoạn sông.
Sự phân bố theo thời gian thể hiện rõ nét thông qua phân phối dòng chảy trong năm.
Phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của lượng mưa năm nên
dòng chảy trong năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai mùa rõ rệt là mùa mưa và
mùa khô. Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, chiếm 80 85% lượng mưa cả năm. Mùa khô
từ tháng XI đến tháng IV năm sau.
b) Sông Đáy: Nguyên là một phân lưu lớn của sông Hồng, chảy theo hướng Tây
Bắc – Đông Nam và đổ ra biển Đông tại cửa Đáy. Kể từ năm 1937, sau khi đập Đáy
được xây dựng, sông Đáy hầu như chỉ nhận nước từ sông Hồng qua cửa đập Đáy vào
những năm phân lũ. Vì vậy, phần đầu nguồn sông Đáy, khoảng 70km từ km 0 đến Ba
Thá, coi như đoạn sông chết. Lượng nước để nuôi sông Đáy chủ yếu do các sông nhánh
6
cung cấp, quan trọng nhất là sông Tích, sông Bôi, sông Đào và sông Nhuệ. Sông Đáy dài
237 km, diện tích lưu vực khoảng 6.592 km2 (chiếm 83% diện tích toàn LVS Nhuệ
Đáy). Chế độ dòng chảy của sông Đáy rất phức tạp và có sự khác nhau giữa các đoạn
sông do địa hình lòng dẫn và ảnh hưởng từ chế độ dòng chảy của sông Đào và triều
cường
Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km, diện tích lưu vực xấp xỉ 850.000 ha. Sông
Đáy nguyên là một phân lưu lớn đầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng, bắt đầu từ cửa Hát
Môn chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam rồi đổ ra biển qua Cửa Đáy. Sông Đáy
bản thân nó cũng có các sông nhánh khác đổ vào nên chế độ dòng chảy tương đối phức
tạp, vừa chịu ảnh hưởng của sông Hồng vừa chịu ảnh hưởng của các sông nội địa và
thủy triều. Nhìn chung, sông Đáy hoàn toàn mang các đặc thù của sông đồng bằng. Vào
mùa lũ, dòng chảy lũ trên sông Đáy phản ánh các đặc trưng chế độ dòng chảy lũ cả trên
sông Hồng cũng như trên vùng núi. Do có đập Đáy, nước sông Hồng không thường
xuyên vào sông Đáy qua cửa đập này trừ những khi phân lũ. Khi đập đáy đóng, sông Đáy
chủ yếu nhận nước từ các sông nhánh là: sông Tích, sông Thanh Hà, Sông Châu Giang,
sông Nhuệ, sông Hoàng Long, sông Sắt, sông Đào và sông Bút, phần đầu nguồn sông (từ
km 0 đến Ba Thá dài 71 km) coi như một đoạn sông chết. Ở đoạn sông này xảy ra hiện
tượng bồi lắng, nhân dân ven sông lấn đất canh tác làm dòng sông hẹp và nông, cản trở
việc thoát lũ mùa mưa. Tại điểm giao nhau giữa sông Đáy và sông Hồng thuộc địa phận
tỉnh Hà Tây cũ có hai công trình kiểm soát lũ trên sông Đáy, điều tiết dòng chảy từ sông
Hồng vào. Việc tiêu nước trên sông Đáy dùng động lực là chính, chỉ có một số khu vực
miền núi, trung du giáp biển là có thể tự chảy vì lợi dụng được độ dốc và thủy triều.
1.2.
Một số nghiên cứu chính đã thực hiện về chất lượng nước sông Nhuệ Đáy
Trong thời gian qua đã có một số nghiên cứu về chất lượng nước sông
Nhuệ Đáy, trong đó tiêu biểu là nghiên cứu:
7
Nghiên cứu của Trường Đại học Thuỷ lợi và Viện Quy hoạch Thuỷ lợi thông
qua đề
tài nghiên cứu khoa học nhằm tìm giải pháp làm hồi phục lại dòng sông Đáy.
Qua phân tích tổng hợp và tính toán, nghiên cứu đã đưa ra phương án cải tạo sông
Đáy thành sông tự nhiên nhằm duy trì dòng chảy sông Đáy với lưu lượng vào mùa
kiệt từ 36 106 m3/s, mùa lũ khoảng 800m3/s, các giải pháp công trình được đề
xuất
Nghiên cứu điều tra khảo sát nguồn thải sông Nhuệ Đáy, Tổng Cục Môi trường
2010 với những kết quả chính như sau:
Chất lượng nước sông Nhuệ Đáy đang bị ô nhiễm do chịu ảnh hưởng của nước
thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải làng nghề chưa được xử lý hoặc xử lý
chưa đạt yêu cầu đã đổ trực tiếp vào sông. Nghiên cứu đã đưa ra các mức xả thải khác
nhau từ các nguồn (Hình 1) /12/
Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu vực sông Nhuệ Đáy
7%
7%
2%
8%
Hà Nôi
Hà Nam
Nam Định
Ninh Bình
Hòa Bình
76%
Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào
Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào
lưu vực sông Đáy – Nhuệ /12/
lưu vực sông Đáy – Nhuệ /12/
Tỷ lệ nước thải bệnh viện đổ vào lưu
Tỷ lệ phân bố các làng nghề trên lưu
8
vực sông Đáy – Nhuệ /12/
vực sông Đáy – Nhuệ /12/
Hình 1 – Tỷ lệ các nguồn nước đổ vào sông lưu vực sông Nhuệ – Đáy /12/
1.3.
Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI)
1.3.1. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ số đánh giá
chất lượng nước mặt
Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index WQI) là một chỉ số tổ hợp được
tính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toán học.
WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một thang
điểm.
Hiện nay, có rất nhiều quốc gia, địa phương xây dựng và áp dụng chỉ số WQI.
Thông qua một mô hình tính toán, từ các thông số khác nhau ta thu được một chỉ số duy
nhất. Sau đó chất lượng nước có thể được so sánh với nhau thông qua chỉ số đó. Đây là
phương pháp đơn giản so với việc phân tích một loạt các thông số /20/ /22/ /23/.
* Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:
Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc ra
các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên.
Phân vùng chất lượng nước
Thực thi tiêu chuẩn: WQI có thể đánh giá được mức độ đáp ứng/không đáp ứng
của chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành
Phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian.
Công bố thông tin cho cộng đồng
Nghiên cứu khoa học: các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nước thường
không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu vĩ mô khác như
đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nước khu vực, đánh giá hiệu
quả kiểm soát phát thải,…
* Quy trình xây dựng WQI:
9
Quy trình xây dựng mô hình chỉ số chất lượng nước thông qua 4 bước:
Bước 1: Lựa chọn thông số
Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo – tính toán WQI thông
số
Bước 3: Trọng số
Bước 4: Tính toán chỉ số WQI cuối cùng
Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều các
nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI.
Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo phương
pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation FoundationNSF) – sau đây gọi
tắt là WQINSF
Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The Canadian
Council of Ministers of the Environment CCME, 2001) xây dựng
Châu Âu: Các quốc gia ở châu Âu chủ yếu được xây dựng phát triển từ WQI –
NSF (của Hoa Kỳ), tuy nhiên mỗi Quốc gia – địa phương lựa chọn các thông số và
phương pháp tính chỉ số phụ riêng
Các quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI – NSF, nhưng mỗi quốc gia có
thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng.
1.3.2. Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng các chỉ số
đánh giá chất lượng nước mặt
Phạm Thị Minh Hạnh, 2008 đưa ra mô hình WQI với chỉ số chất lượng nước
được chia làm 2 loại là: Chỉ số chất lượng nước cơ bản IB và chỉ số chất lượng nước
tổng hợp IO. Chỉ số chất lượng nước cơ bản được tính cho 8 thông số chính (COD,
BOD5, DO, độ đục, SS, NH4+ N, PO43P và Coliform. Chỉ số chất lượng nước tổng
hợp ngoài 8 thông số trên được tính thêm các thông số pH, nhiệt độ, các kim loại nặng
10
và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nước, chỉ số chất lượng nước tổng hợp cung
cấp nhiều thông tin hơn cho việc đánh giá chất lượng nước.
Năm 2009, tổng cục môi trường đã thực hiện tính toán WQI cho sông Cầu, sông
Công và sông Ngũ huyện Khê, 2009 và đưa ra nhận định là:
Sông Cầu có 69% số mẫu quan trắc đạt chất lượng nước với WQI thuộc
khoảng 76
– 90, có 31% số mẫu quan trắc có WQI thuộc khoảng 51 – 75.
Sông Công: Kết quả tính toán WQI có thể nhận thấy dễ dàng có 69% số mẫu
quan
trắc đạt chất lượng nước với WQI thuộc khoảng 76 – 90, có 31% số mẫu quan trắc có
WQI thuộc khoảng 51 – 75.
So với công Cầu và sông Công thì sông Ngũ Huyện Khê có tỉ lệ các thông số
vượt
các mức trong Quy chuẩn cao hơn, tức có mức độ ô nhiễm lớn hơn. Có nhiều thông số
vượt mức B1 đến trên 30% số mẫu quan trắc /19/.
Mỗi thông số sẽ xác định một chỉ số chất lượng nước phụ, chỉ số WQI cuối
cùng được xác định bằng việc kết hợp phương pháp trung bình cộng và trung bình nhân
không trọng số /19/.
Trong 10 năm gần đây, CLN tại các sông trên địa bàn Hà Nội đã được nhiều đơn
vị, đề tài, dự án quan trắc, đánh giá /12/ /14/ /15/ 19/.. Công tác này đã và đang được
Trung tâm Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trường (TNMT) (Sở TN&MT Hà Nội)
thực hiện với tần suất trên 300 điểm quan trắc phủ khắp các sông lớn, nhỏ trong khu
vực nội thành và ngoại thành. Dựa vào kết quả quan trắc của Sở TN&MT Hà Nội /14/,
số liệu phân tích diễn biến CLN theo chiều dài các sông chính kết hợp phương pháp xác
định chỉ số CLN (WQI) đề xuất trong Đề tài "Nghiên cứu phân vùng chất lương nước
sông hồ theo WQI và đề xuất phương án sử dụng, BVMT nước mặt vùng Hà Nội" đã
được Sở KHCN TP. Hà Nội nghiệm thu (2010).
11
Phân vùng CLN sông, hồ (phân vùng theo chất lượng và mức độ ô nhiễm nguồn
nước) đối vói một lưu vực sông hoặc một địa phương là nội dung đặc biệt quan trọng
không chỉ trong quản lý môi trường mà còn phục vụ cho quy hoạch sử dụng và BVMT
nước. Trong năm 2008, Bộ TN&MT đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN
mặt (QCVN 08:2008/BTNMT).
Để có cơ sở khoa học và thực tiễn trong việc phân loại và phân vùng CLN theo
QCVN 08:2008/BTNMT cần áp dụng hệ thống phân loại theo chỉ số, CLN (WQI) phù
họp đặc điểm nguồn nước của địa phương hoặc lưu vực.
Khi có phân vùng tốt, các cấp lãnh đạo và các sở, ngành, doanh nghiệp ở TP. Hà
Nội và cộng đồng sẽ xác định rõ: vùng (đoạn sông) đạt yêu cầu về CLN an toàn cho
cấp nước sinh hoạt (lấy nước cho nhà máy nước); vùng đạt yêu cầu về CLN có khả
năng nuôi trồng thủy sản an toàn, có hiệu quả kinh tế; vùng có khả năng cấp nước thủy
lợi an toàn, có chất lượng tốt; vùng có khả năng xây dựng cơ sở thể thao, du lịch dưới
nước đủ tiêu chuẩn; vùng không thể sử dụng cho các mục đích trên, cần ưu tiên xử lý,
kiểm soát ô nhiễm.
Để khắc phục khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho
phép lượng hoá được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất),
có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hoá – lý – sinh
trong nguồn nước. Một trong số chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước (Water Quality
Index WQI).
Năm 2008 Sở KHCN TP. Hà Nội đã giao Viện Môi trường và Phát triển
(VESDEC) triển khai Đề tài: Nghiên cứu phân vùng CLN các sông, hồ trên địa bàn TP.
Hà Nội (năm 2010). Trong Đề tài, nhóm nghiên cứu đã đề xuất 2 mô hình có thể sử
dụng để phân loại CLN ở từng điểm quan trắc tại các sông, hồ trên địa bàn Hà Nội, từ
đó kết họp với các phương pháp đo đạc diễn biến CLN liên tục theo các dòng sông có
thể cho phép phân vùng CLN các sông, hồ chính /5/.
12
Trong công tác quy hoạch quản lý tài nguyên nước, việc phân vùng CLN trên một
diện rộng là một yêu cầu hết sức quan trọng và WQI là một công cụ hữu hiệu để đáp
ứng nhiệm vụ này. Để phục vụ cho công tác quy hoạch tài nguyên nước của Viện Quy
hoạch Thủy lợi miền Nam, WQI đã được được nghiên cứu và sử dụng cho đánh giá
CLN.
Khi đánh giá CLN qua nhiều thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biến CLN
tổng quát của một con sông ( hay đoạn sông) và do vậy khó so sánh CLN từng vùng của
một con sông, so sánh CLN của con sông này với con sông khác, CLN thời gian này với
thời gian khác (theo tháng, theo mùa), CLN hiện tại so với tương lai… Vì thế, sẽ gây
khó khăn cho công tác giám sát diễn biễn CLN, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ
nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước…
Khi đánh giá qua các thông số CLN riêng biệt, chỉ các nhà khoa học hoặc nhà
chuyên môn mới hiểu được, do đó, khó thông tin về CLN cho cộng đồng và các cơ quan
quản lý Nhà nước, các nhà lãnh đạo để ra các quyết định phù hợp về bảo vệ và khai
thác nguồn nước…
Để khắc phục các khó khăn trên, cần phải có một hoặc hệ thống chỉ số cho phép
lượng hóa được CLN (biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất), có khả năng
mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hóa – lý sinh trong nguồn
nước. Một trong những chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước ( Water Quality Index –
WQI).
Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất và áp dụng về bộ chỉ số CLN
như các WQI2 và WQI4 được sử dụng để đánh giá số liệu CLN trên sông Sài Gòn tại
Phú Cường, Bình Phước và Phú An trong thời gian từ 2003 đến 2007. Một số nghiên
cứu điển hình như sau:
Nghiên cứu của TS. Tôn Thất Lãng, sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để
đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu năm 2008 /9/.
13
Nghiên cứu ở đây đã sử dụng WQI để đánh giá và phân vùng chất lượng sông
Hậu với mô hình WQI với nhóm gồm 6 thông số: pH, DO, BOD, COD, TSS, Coliform.
Mô hình có ứngdụng phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ lệ.
Để phục vụ công tác quản lý và kiểm soát chất lượng nước sông Hậu, chỉ số
chất lượng nước được xây dựng dựa vào phương pháp Delphi. Các hệ thống câu hỏi
được gởi đến 40 chuyên gia chất lượng nước tại các Viện Nghiên cứu, trường Đại học,
Trung tâm Môi trường v.v…
Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI)
và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thành phố Hồ
Chí Minh” năm 2008 do PGS. TS Lê Trình làm chủ nhiệm là một trong những nghiên
cứu đầu tiên ở Việt Nam về phân vùng chất lượng nước theo WQI. Nghiên cứu đã xác
định với tính định lượng cao các yếu tố ảnh hưởng đến CLN vùng TP. HCM (thủy văn,
các nguồn thải CN, sinh hoạt, nông nghiệp, thủy lợi, thủy sản) và dự báo đến năm
2020. Nghiên cứu đã đưa ra diễn biến chất lượng nước (ô nhiễm nước) các sông rạch
chính theo không gian và thời gian và thiết lập hệ thống WQI phù hợp cho TP. HCM (và
cả lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn) và tính WQI cho 35 điểm khảo sát vào tháng 3 và
tháng 9.2007. Dựa vào điểm số về WQI chất lượng nước tại các điểm đã được phân
thành 5 loại (I – V). /7/
Nghiên cứu “Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho
sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)” do Nguyễn duy Phú, Trịnh Thị
Thanh, 2010 được tiến hành Nghiên cứu đã đánh giá các yếu tố có khả năng ảnh hưởng
đến chất lượng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) và đánh giá
hiện trạng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) vào mùa lũ và
mùa cạn năm 2010. Xây dựng sơ đồ hiện trạng môi trường nước theo chỉ số WQI và
đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn TP. Hà
Nội): Tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) theo Quyết định số 879/QĐTCMT;
Phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ tiêu tổng hợp; Đề xuất phương pháp
14
