Nghiên cứu sử dụng phần mềm Qual2KW trong quản lý chất lượng nước một lưu vực sông

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

------------------------------------------

TẠ NGỌC HẢI LINH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM QUAL2KW TRONG
QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MỘT LƯU VỰC SÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2018


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

------------------------------------------

TẠ NGỌC HẢI LINH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM QUAL2KW TRONG
QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MỘT LƯU VỰC SÔNG

Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRỊNH THÀNH

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự
hướng dẫn của TS. Trịnh Thành. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này
là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu
trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác
giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngồi ra, trong luận văn cịn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số
liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn
gốc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về
nội dung luận văn của mình. Trường đại học Bách Khoa Hà Nội không liên quan
đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong q trình thực hiện
(nếu có).
Hà Nội, ngày 13 tháng 09 năm 2018
HỌC VIÊN

Tạ Ngọc Hải Linh

1


Mục lục
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 6

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 7
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 8
I. Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài nghiên cứu ...................................................... 8
II. Mục tiêu và phương phápnghiên cứu ..................................................................... 9
III. Nội dung và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 10
IV. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ............................................... 10
V. Kết cấu của luận văn ............................................................................................ 11
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ
MỘT SỐ CÔNG CỤ TRỢ GIÚP QUÁ TRÌNH RA QUYẾT ĐỊNH QUẢN LÝ
QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC ....................................................................... 12
1.1. Tổng quan về chất lượng nước và tầm quan trọng của nước về KT - XH - MT.12
1.1.1. Chất lượng nước và tầm quan trọng của nước ................................................ 12
1.1.2. Hiện trạng chất lượng nước tại các lưu vực sơng Việt Nam ........................... 14
1.1.3. Ngun nhân suy thối khối lượng và chất lượng nước tại các lưu vực sông 19
1.1.4. Hậu quả của ô nhiễm nguồn nước ................................................................... 20
1.2. Quản lý lưu vực sơng và một số mơ hình hóa hỗ trợ cơng tác quản lý lưu vực
sơng ........................................................................................................................... 21
1.2.1. Khái niệm chung về quản lý lưu vực sông ...................................................... 21
1.2.2. Một số chương trình quản lý lưu vực sơng điển hình ..................................... 23
1.2.3. Một số mơ hình hỗ trợ trong quản lý môi trường, chất lượng nước ............... 26
1.3. Giới thiệu về sông Đào - Nam Định .................................................................. 32
1.3.1. Lưu vực sông Đào - Nam Định ....................................................................... 32
1.3.2. Nguồn gây ô nhiễm sông Đào - Nam Định ..................................................... 34
1.3.3. Thực trạng quản lý chất, kiểm sốt ơ nhiễm sông Đào - Nam Định ............... 35
CHƯƠNG II: PHẦN MỀM QUAL2KW VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU37
2.1. Phương pháp nguyên cứu ................................................................................... 37
2.1.2. Nguyên tắc phân đoạn sông ............................................................................ 37
2.1.3. Cân bằng dòng chảy ........................................................................................ 39
2.1.4. Đặc điểm thủy lực ........................................................................................... 39

2


2.1.5. Thời gian chảy truyền ..................................................................................... 41
2.1.6. Lan truyền dọc theo sông ................................................................................ 41
2.1.7. Cân bằng nhiệt................................................................................................. 42
2.1.8. Cân bằng nồng độ............................................................................................ 43
2.1.9. Các phản ứng hóa sinh .................................................................................... 43
2.1.10. Biến phức hợp ............................................................................................... 44
2.1.11. Mối quan hệ giữa các biến của mơ hình với dữ liệu ..................................... 45
2.1.12. Các biến được sử dụng trong mơ hình .......................................................... 47
2.2. Cơ sở hiệu chỉnh dữ liệu trong mơ hình ............................................................. 49
CHƯƠNG III: ÁP DỤNG MƠ HÌNH QUAL2KW TRONG QUẢN LÝ LƯU
VỰC SÔNG ĐÀO – NAM ĐỊNH........................................................................... 52
3.1. Kết quả thu thập dữ liệu và hiệu chỉnh mơ hình ................................................ 52
3.1.1. Thu thập dữ liệu về địa hình, thủy lực, khí tượng thủy văn ............................ 53
3.1.2. Tính tốn các nguồn nước thải vào sông Đào – Nam Định ............................ 57
3.1.3. Chất lượng nước sông Đào - Nam Định tháng 6 năm 2015 ........................... 61
3.1.4. Các hệ số động học được sử dụng trong mơ hình ........................................... 63
3.2. Kết quả hiệu chỉnh mơ hình chất lượng nước sơng ........................................... 67
3.3. Ứng dụng mơ hình QUAL2Kw trong quản lý chất lượng nước lưu vực sơng
Đào theo các kịch bản ............................................................................................... 70
3.3.1. Tính tốn mơ hình hóa cho các kịch bản ........................................................ 72
3.3.2. Kết quả tính tốn mơ hình cho các kịch bản ................................................... 76
3.4. Đề xuất giải pháp quản lý................................................................................... 79
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 83
1. Kết luận ................................................................................................................. 83
2. Những khuyến nghị ............................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 85
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 87

3


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD5

Nhu cầu oxy hóa sinh học

BVMT

Bảo vệ mơi trường

CNN

Cụm cơng nghiệp

DO

Nồng độ oxy hịa tan

Q2K

QUAL2Kw

KCN

Khu cơng nghiệp

KT-XH-MT

Kinh tế - Xã hội - Môi trường

KT - XH

Kinh tế - Xã hội

KB

Kịch bản

LVS

Lưu vực sông

QLLVS

Quản lý lưu vực sông

TCLVS

Tổ chức lưu vực sông

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TNN

Tài nguyên nước

TN&MT

Tài nguyên và môi trường

TP

Thành phố

UBND

Uỷ ban nhân dân

WHO

Tổ chức y tế thế giới

WTO

Tổ chức thương mại thế giới

4


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Diễn biến giá trị COD trên sông Kỳ Cùng và phụ lưu trong giai
đoạn 2011 -2015
Hình 1.2. Diễn biến giá trị COD trên sơng khác thuộc LVS Hồng - Thái
Bình trong giai đoạn 2011 -2015
Hình 1.3. Diễn biến tỷ lệ vượt chuẩn của một số thông số trong nước mặt

trên LVS Cầu giai đoạn 2011 - 2015
Hình 1.4. Diễn biến hàm lượng Amoni sơng Sài Gịn giai đoạn 2011 - 2015
Hình 1.5. Diễn biến hàm lượng DO trên sơng Sài Gịn giai đoạn 2011 - 2015
Hình 1.6. Diễn biến hàm lượng COD trong nước mặt thuộc LVS Mê Cơng
giai đoạn 2011 - 2014
Hình 1.7. Sơ đồ vị trí sơng Đào - Nam Định
Hình 2.1. Cách phân đoạn của QUAL2Kw cho sơng đơn
Hình 2.2. Chia đoạn sơng thành các phần tử
Hình 2.3. Cân bằng dịng chảy
Hình 2.4. Mặt cắt hình thang
Hình 2.5: Cân bằng nhiệt của đoạn sơng i
Hình 2.6. Cân bằng khối lượng
Hình 2.7. Mơ hình động lượng và quá trình lan truyền chất
Hình 3.1. Các đoạn sơng
Hình 3.2. Nguồn nước chảy vào và ra khỏi đoạn sơng
Hình 3.3. Kết quả mơ phỏng nhiệt độ và kết quả đo thực
Hình 3.4. Kết quả mơ phỏng DO và kết quả đo thực
Hình 3.5. Kết quả mơ phỏng NH4 và kết quả đo thực
Hình 3.6. Kết quả mơ phỏng BOD5 và kết quả đo thực
Hình 3.7. Kết quả tính DO theo kịch bản
Hình 3.8. Kết quả BOD5 theo kịch bản
Hình 3.9. Kết quả NH4+ theo kịch bản

5


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Các biến trong mơ hình QUAL2Kw
Bảng 3.1. Các dữ liệu về địa hình, thủy lực
Bảng 3.2. Thơng số các đoạn sơng

Bảng 3.3. Thống số khí tượng qua các năm
Bảng 3.4. Chất lượng nước ranh giới thượng nguồn
Bảng 3.5. Vị trí các nguồn thải so với cuối đoạn sông
Bảng 3.6. Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông
Bảng 3.7: Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải
Bảng 3.8. Chất lượng nước thải KCN 2015
Bảng 3.9. Chất lượng nước mặt LVS Đào – Nam Định
Bảng 3.10. Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông
Bảng 3.11. Các hệ số động học
Bảng 3.12. Giá trị tính tốn RMSE và sai số giữa mơ hình và thực tế
Bảng 3.13. Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông
Bảng 3.14. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải
Bảng 3.15. Chất lượng nước thải KCN 2015
Bảng 3.16. Lượng nước thải sinh hoạt thải vào đoạn sông giai đoạn 2030
Bảng 3.17. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải trong giai
đoạn 2030
Bảng 3.18. Chất lượng nước thải theo kịch bản 3 và 4

6


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Quản lý tài nguyên và Môi tường
với đề tài “Nghiên cứu sử dụng phần mềm QUAL2Kw trong quản lý chất lượng
nước một lưu vực sông” là kết quả của quá trình cố gắng khơng ngừng của bản thân
và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người
thân. Qua trang viết này tôi xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong
thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua.
Tơi xin tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với Thầy giáo TS. Trịnh
Thành đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu cần thiết cho luận

văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Viện Khoa học và Công
nghệ Môi trường, Lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho
tơi hồn thành tốt Ln văn của mình.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp
đỡ tơi trong q trình học tập và thực hiện Luận văn.
Hà Nội, ngày 13 tháng 09 năm 2018
HỌC VIÊN

Tạ Ngọc Hải Linh

7


MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài nghiên cứu
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá cho sự sống của loài người, là
nhân tố quan trọng tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên hầu hết các lĩnh vực kinh tế,
xã hội: từ nông nghiệp, công nghiệp, du lịch đến các vấn đề về sức khỏe.
Cùng với sự phát triển kinh tế như hiện nay, nước khơng chỉ là sự sống cịn
của riêng một quốc gia mà còn là vấn đề của tất cả các tập thể, cá nhân, mọi vùng,
mọi khu vực ở khắp nơi trên trái đất. Song song với sự phát triển về kinh tế thì con
người càng ngày thải ra nhiều chất thải vào môi trường làm cho chúng bị suy thối
và ơ nhiễm nặng nề, ảnh hưởng đến mơi trường và sức khỏe cộng đồng mà trong đó
chất lượng nước là mối quan tâm hàng đầu, cùng với đó thì việc sử dụng tài nguyên
nước một cách không hợp lý đã dẫn tới nhiều hậu quả nghiêm trọng ảnh hưởng đến
mơi trường sống của con người và tồn bộ sinh vật trên trái đất. Có quản lý tốt,
kiểm sốt được nguồn nước sử dụng đầu vào thì ta mới có thể làm giảm bớt và khắc
phục tình trạng nước bị ô nhiễm.
Hiện nay, phần lớn chất lượng nước mặt các con sơng, suối, ao hồ nói chung

tại Việt Nam đã và đang có dấu hiệu suy giảm về chất lượng, nguyên nhân của sự
suy giảm này chủ yếu do các hoạt động của con người gây ra. Do đó, cần có sự
đánh giá mơ phỏng chất lượng nước mặt thời điểm hiện tại và tương lai để có thể có
các biện pháp giảm thiểu các tác động gây ô nhiễm tới chất lượng nước.
Sự mô phỏng chất lượng nước bằng cơng cụ tốn học là một nhánh khoa học
đang phát triển, đạt được thành công lớn trong những năm gần đây. Các mơ hình
tốn học là cơng cụ cơ bản cho tính tốn định lượng cũng như áp dụng vào thực tế
khi nghiên cứu mô phỏng chất lượng nước kênh, sơng. Để có thể quản lý tốt chất
lượng nước cần phải đưa ra dự báo các tình huống, diễn biến chất lượng nước theo
từng thời điểm, vị trí, các sự cố nguy hiểm có thể xảy ra hiện tại cũng như trong
tương lai. Cơng tác dự báo chính xác cần phải có mơ hình đúng, từ đó mới đưa ra
các kết quả dự báo chính xác tương ứng với các kịch bản có thể xảy ra. Trong thực
tế, các kết quả thực nghiệm trực tiếp với các kênh sông tự nhiên được sử dụng để

8


hiệu chỉnh các thơng số của mơ hình và đánh giá sự tương hợp của mơ hình. Trên
cơ sở mơ hình đúng, bài tốn quản lý sẽ đưa ra các phương hướng, giải pháp tốt
nhất theo hướng các kết quả dự báo tương ứng với các kịch bản.
Để mô phỏng chất lượng nước kênh sông cần phải giải quyết bài tốn dịng
chảy trong hệ thống kênh sơng cùng bài tốn lan truyền chất. Các bài tốn lan
truyền chất ơ nhiễm được xác định bởi các hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng
mô tả các định luật vật lý cơ bản. Các phương trình này mơ tả sự di chuyển lưu chất
trên kênh sông và sự lan truyền những chất hịa tan khác nhau.
Mơ hình QUAL2Kw là mơ hình chất lượng nước sông tổng hợp được phát
triển do sự hợp tác giữa trường Đại học Tufts University và Trung tâm mơ hình chất
lượng nước của Cục mơi trường Mỹ. Mơ hình này được sử dụng rộng rãi để dự
đốn hàm lượng tải trọng của các chất thải cho phép thải vào sơng. Chính vì vậy tơi
lựa chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng phần mềm QUAL2Kw trong quản lý chất

lượng nước một lưu vực sơng” để góp phần vào cơng tác quản lý và sử dụng bền
vững nguồn tài nguyên nước mặt tại LVS nói chung và áp dụng thực tế tại LVS Đào
tỉnh Nam Định nói riêng.
II. Mục tiêu và phương phápnghiên cứu
2.1. Mục tiêu chung
Nghiên cứu, đánh giá, áp dụng phần mềm QUAL2Kw trong trong quản lý
một lưu vực sơng.
2.2. Mục tiêu cụ thể.
- Tìm hiểu, đánh giá về phần mềm QUAL2Kw
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, thuật tốn trong phần mềm
- Áp dụng phần mềm, mơ phỏng chất lượng nước trong lưu vực sông Đào –
sông Nam Định, tỉnh Nam Định
- Đánh giá chất lượng nước mặt tại lưu vực sông Đào - Nam Định
- Đánh giá các nguồn gây ô nhiễm nước mặt
- Đề xuất giải pháp nhằm quản lý nguồn nước mặt thông qua mơ hình.

9


2.3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp mơ hình hóa bằng phần mềm QUAL2Kw để tính tốn, mơ
phỏng chất lượng nước.
- Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu.
- Phương pháp đánh giá
III. Nội dung và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu mơ hình QUAL2Kw
- Ứng dụng mơ hình QUAL2Kw để tính tốn, mơ hình hóa chất lượng nước
mặt sông Đào theo không gian và theo các kịch bản quản lý.
- Hiện trạng chất lượng nước sông Đào
- Tầm quan trọng của nguồn nước sông Đào về KT-XH-MT

- Những bất cập trong quản lý (pháp luật, chính sách, nhận thức của người
dân v.v…) khai thác, sử dụng nguồn nước dẫn đến xuống cấp cả về chất lượng, khối
lượng nước.
-Phạm vi nghiên cứu: Để có cơ sở đánh giá chất lượng nước mặt tỉnh Nam
Định và đưa ra các biện pháp quản lý, trong phạm vi đề tài chọn sông Đào tỉnh Nam
Định làm đối tượng nghiên cứu, trong đó sẽ tập trung nghiên cứu mơ hình hóa cho
một đoạn sông. Các thông số chất lượng chủ yếu được nghiên cứu và đánh giá: DO,
BOD, COD, Nitơ, pH, Coliform, …
IV. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp phương pháp luận trong nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước
mặt
- Cung cấp phương pháp luận trong nghiên cứu giải pháp trong quản lý chất
lượng nước mặt
- Góp phần cung cấp tư liệu tham khảo trong đào tạo, tập huấn cũng như cho
các nghiên cứu khác.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Ứng dụng được mơ hình đương thời và tiến tiến trong thực tế quản lý

10


- Cung cấp thông tin về hiện trạng chất lượng nước sơng Đào.
- Nâng cao nhận thức và vai trị của cộng đồng trong việc quản lý và sử dụng
hợp lý tài nguyên nước.
- Cung cấp giải pháp hữu hiệu về quản lý tài nguyên và môi trường
V. Kết cấu của luận văn
Luận văn được trình bày ngồi các phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham
khảo luận văn có 3 chương chính như sau:
Chương I: Tổng quan về hiện trạng môi trường nước và một số công cụ trợ

giúp quá trình ra quyết định quản lý chất lượng nước
Chương II: Mơ hình QUAL2Kw và phương pháp nghiên cứu
Chương III: Áp dụng mơ hình QUAL2Kw trong quản lý lưu vực sông Đào –
Nam Định

11


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ
MỘT SỐ CƠNG CỤ TRỢ GIÚP Q TRÌNH RA QUYẾT ĐỊNH QUẢN LÝ
QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
1.1. Tổng quan về chất lượng nước và tầm quan trọng của nước về KT - XH MT.
1.1.1. Chất lượng nước và tầm quan trọng của nước
Cũng như khơng khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong đời sống
con người. Trong quá trình hình thành sự sống trên Trái đất thì nước và mơi trương
nước đóng vai trị quan trọng. Nước tham gia vào vai trò tái sinh thế giới hữu cơ,
tham gia vào quá trình trao đổi chất ... Những phản ứng lý hóa học diễn ra với sự
tham gia bắt buộc của nước. Nước là dung môi của nhiều chất và đóng vai trị dẫn
trong q trình sinh trưởng và phát triển của hệ sinh vật.
Nước cịn đóng vai trị là nhân tố quan trọng tác động trực tiếp hoặc gián tiếp
lên hầu hết các lĩnh vực kinh tế, xã hội: từ nông nghiệp, công nghiệp, du lịch đến
các vấn đề về sức khỏe ...
- Nhu cầu về nước trong công nghiệp:
Sự phát triển càng ngày càng cao của nền cơng nghiệp trên tồn thế giới
càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế
biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất..., chỉ 5 ngành sản xuất này đã
tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho cơng nghiệp. Ví dụ: cần 1.700 lít
nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng
dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép,
cần 2.000.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp [6].

- Nhu cầu về nước trong nông nghiệp:
Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở
rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao. Người ta
ước tính được mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được
trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1
tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần đến 10.000 tấn nước. Dự báo

12


nhu cầu về nước trong nông nghiệp đến năm 2000 sẽ lên tới 3.400 km3/năm, chiếm
58% tổng nhu cầu về nước trên toàn thế giới [6].
- Nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí:
Theo ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5 - 10 lít
nước/ người/ ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng cao
nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị
trấn và ở các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần nhiều
hơn. Theo sự ước tính đó thì đến năm 2000, nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí sẽ
tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức là chiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới
[6].
Ngồi ra, cịn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của
con người như giao thơng vận tải, giải trí ở ngồi trời như đua thuyền, trượt ván, bơi
lội ... nhu cầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội.
- Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới
Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ
đáng lo ngại. Tiến độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến bộ phát triển kỹ
nghệ. Ví dụ như nước Anh: Ðầu thế kỷ 19, sông Tamise rất sạch. Nó trở thành ống
cống lộ thiên vào giữa thế kỷ này. Các sơng khác cũng có tình trạng tương tự trước
khi người ta đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt. Nước Pháp rộng hơn, kỹ
nghệ phân tán và nhiều sông lớn, nhưng vấn đề cũng không khác bao nhiêu. Dân

Paris cịn uống nước sơng Seine đến cuối thế kỷ 18. Từ đó vấn đề đổi khác: các
sơng lớn và nước ngầm nhiều nơi khơng cịn dùng làm nước sinh hoạt được nữa,
5.000 km sông của Pháp bị ơ nhiễm mãn tính. Sơng Rhin chảy qua vùng kỹ nghệ
hóa mạnh, khu vực có hơn 40 triệu người, là nạn nhân của nhiều tai nạn (như nạn
cháy nhà máy thuốc Sandoz ở Bâle năm 1986) thêm vào các nguồn ô nhiễm thường
xuyên.
Tại Trung Quốc: Vụ nổ tại nhà máy hóa dầu ở Thành phố Cát Lâm
(13/1/2005) gây ơ nhiễm nghiêm trọng sông Tùng Hoa với chất benzen, nồng độ ô
nhiễm vượt quy chuẩn cho phép đến 50 lần [6].

13


1.1.2. Hiện trạng chất lượng nước tại các lưu vực sông Việt Nam
Theo Luật tài nguyên nước Việt Nam được ban hành năm 2012, LVS được
hiểu là vùng đất mà trong phạm vi đó nước mặt, nước dưới đất chảy tự nhiên vào
sơng và thốt ra một cửa chung hoặc thốt ra biển. Lưu vực sơng gồm có lưu vực
sơng liên tỉnh và lưu vực sơng nội tỉnh.
Nước ta có địa hình đồi núi chiếm đến 3/4 diện tích lãnh thổ, tập trung phần
lớn ở vùng Đông Bắc, Tây Bắc và miền Trung, phần diện tích cịn lại là châu thổ và
đồng bằng phù sa, chủ yếu là ở Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu
Long. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mặc dù lượng mưa trung
bình nhiều năm trên tồn lãnh thổ vào khoảng 1.940 mm/năm nhưng do ảnh hưởng
của địa hình đồi núi, lượng mưa phân bố không đều trên cả nước và biến đổi mạnh
theo thời gian đã và đang tác động lớn đến trữ lượng và phân bố tài nguyên nước ở
Việt Nam.
Việt Nam có hơn 2.360 con sơng có chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có
109 sơng chính. Tồn quốc có 16 LVS với diện tích lưu vực lớn hơn 2.500 km2,
10/16 lưu vực có diện tích trên 10.000 km2 . Tổng diện tích các LVS trên cả nước
lên đến trên 1.167.000 km2, trong đó, phần lưu vực nằm ngồi diện tích lãnh thổ

chiếm đến 72% [6].
Việt Nam là quốc gia có hệ thống sơng ngịi dày đặc với tổng lượng dòng
chảy nước mặt hàng năm lên đến 830 - 840 tỷ m3/năm [6]. Tuy nhiên, Việt Nam
không phải là quốc gia giàu về nước. Tài nguyên nước của nước ta phụ thuộc nhiều
vào các nước có chung nguồn nước phía thượng lưu, với gần 2/3 tổng lượng nước
mặt hàng năm là từ ngoài biên giới chảy vào. Chất lượng nước mặt của Việt Nam
đang có chiều hướng ngày càng bị suy thối, ơ nhiễm, cạn kiệt bởi nhiều nguyên
nhân. Trong đó, sự gia tăng dân số, gia tăng nhu cầu về nước do gia tăng chất lượng
cuộc sống, đơ thị hố cũng như quản lý, bảo vệ, khai thác, sử dụng tài nguyên nước
kém hiệu quả, thiếu bền vững đang là mối đe dọa an ninh nguồn nước và có nguy
cơ sẽ kéo theo nhiều hệ luỵ khó lường.

14


Chất lượng các nguồn nước mặt đang suy giảm rõ rệt. Nhiều sông, hồ, kênh,
rạch ở các thành phố lớn, các khu dân cư tập trung đang dần biến thành nơi chứa
các chất thải đô thị, chất thải công nghiệp chưa qua xử lý. Ở khu vực nơng thơn,
tình trạng ô nhiễm môi trường nước mặt từ nguồn nước thải sinh hoạt, sản xuất
nông nghiệp, chăn nuôi và sản xuất của các làng nghề cũng đang cần sự quan tâm
kịp thời.
Tại các LVS, ơ nhiễm và suy thối chất lượng nước tiếp tục xảy ra ở nhiều
đoạn, tập trung ở vùng trung lưu và hạ lưu (đặc biệt là các đoạn chảy qua khu vực
đô thị, khu công nghiệp, làng nghề), nhiều nơi ô nhiễm đã ở mức nghiêm trọng, như
ở LVS Nhuệ - Đáy, LVS Cầu, LVHTS Đồng Nai. Mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào
yếu tố thủy văn của dịng chảy (mức độ ơ nhiễm thường tăng cao hơn vào mùa khô)
và đặc biệt phụ thuộc vào việc kiểm sốt các nguồn thải đổ vào nguồn nước.
Mơi trường nước mặt tại các khu vực bị ô nhiễm hầu hết do các chất hữu cơ
và vi
sinh vật vượt ngưỡng cho phép; tình trạng ơ nhiễm hữu cơ diễn ra khá phổ biến tại

nhiều LVS. Vấn đề ô nhiễm dầu mỡ thường chỉ xảy ra ở những đoạn sơng có hoạt
động giao thông thủy phát triển, hoặc những đoạn sông tiếp nhận nước thải công
nghiệp của các cơ sở sản xuất, các khu vực cảng… Ô nhiễm kim loại nặng mang
tính cục bộ, tập trung chủ yếu ở những sơng nhánh gần các khu vực khai thác
khoáng sản hoặc các cơ sở sản xuất công nghiệp. So với giai đoạn trước, chất lượng
nước mặt tại một số khu vực đã có sự cải thiện do việc thực hiện các dự án đầu tư
cải thiện môi trường, tăng cường quản lý và việc thực hiện các đề án BVMT, đầu tư
nâng cấp, cải thiện cảnh quan môi trường một số sông hồ, kênh rạch trong nội thành
các đô thị lớn như Tp. Hồ Chí Minh và Hà Nội. Qua số liệu thống kê trong báo cáo
môi trường Quốc gia giai đoạn 2011 - 2015, ta có thể nhận thấy diễn biến chất
lượng nước của nước ta qua một số lưu vực sơng điển hình như sau [1] :

15


Hình 1.1 Diễn biến giá trị COD trên sơng Kỳ Cùng và phụ lưu
trong giai đoạn 2011 -2015 [1]

Hình 1.2. Diễn biến giá trị COD trên sông khác thuộc LVS Hồng - Thái Bình trong
giai đoạn 2011 -2015[1]

16


Hình 1.3. Diễn biến tỷ lệ vượt chuẩn của một số thông số trong nước mặt trên LVS
Cầu giai đoạn 2011 - 2015 [1]

Hình 1.4. Diễn biến hàm lượng Amoni sơng Sài Gịn giai đoạn 2011 - 2015

17

Hình 1.5. Diễn biến hàm lượng DO trên sơng Sài Gịn giai đoạn 2011 - 2015 [1]

Hình 1.6. Diễn biến hàm lượng COD trong nước mặt thuộc LVS Mê Công
giai đoạn 2011 - 2014 [1]

18


Tài nguyên nước ở nước ta được sử dụng chủ yếu phục vụ sản xuất nông
nghiệp, ngư nghiệp, cấp nước cho sinh hoạt, thuỷ điện và công nghiệp:
- Tài nguyên nước sử dụng cho nông nghiệp: Bao gồm nước tưới cho đất
nông nghiệp, cho chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản.
- Tài nguyên nước sử dụng sản xuất điện: Nước ta có tiềm năng thủy điện dồi
dào, với hơn 2.000 sông suối lớn, nhỏ phân bố trên khắp lãnh thổ.
- Tài nguyên nước sử dụng cung cấp cho sản xuất công nghiệp và dân cư: Sử
dụng nước cho sinh hoạt được xem xét ở hai khu vực là thành thị và nông thôn.
- Tài nguyên nước sử dụng cho giao thông vận tải: Trong giao thông vận tải
cũng cần sử dụng một lượng nước tương đối lớn cho các công việc như: nước rửa
đường, tưới cây, rửa phương tiện giao thông, nước làm mát…
Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày càng tăng nhanh do tăng dân số
và các đô thị. Nước cống từ nước thải sinh hoạt cộng với nước thải của các cơ sở
tiểu thủ công nghiệp trong khu dân cư là đặc trưng ô nhiễm của các đơ thị ở nước ta.
1.1.3. Ngun nhân suy thối khối lượng và chất lượng nước tại các lưu vực
sơng
Có nhiều ngun nhân khác nhau dẫn đến tình trạng ơ nhiễm môi trường
nước như sự gia tăng dân số, mặt trái của q trình cơng nghiệp hố, hiện đại hố,
cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức của người dân về vấn đề mơi trường cịn
chưa cao… Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường.

Nhận thức của nhiều cơ quan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách nhiệm về nhiệm
vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ, chưa thấy rõ ô nhiễm môi
trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp, hàng ngày và khó khắc phục
đối với đời sống con người cũng như sự phát triển bền vững của đất nước.
- Theo các chun gia mơi trường, ngồi ngun nhân gây ơ nhiễm nước tự
nhiên do mưa lũ, gió bão thì ở nước ta, ngun nhân chính gây ơ nhiễm nguồn nước
là nước thải sinh hoạt, y tế, công nghiệp và nơng nghiệp. Các nguồn thải này hiện
nay đang có xu hướng gia tăng cả về số lượng và quy mô do khơng kiểm sốt được
nguồn gây ơ nhiễm

19


- Sự hạn chế, bất cập của cơ chế, chính sách, pháp luật về bảo vệ môi trường
và việc tổ chức thực hiện của các cơ quan chức năng. Mặc dù Việt Nam đã có một
số luật như Luật Bảo vệ Môi trường 2005 và hiện nay là Luật Bảo vệ Môi trường
2014; Luật Tài nguyên nước sửa đổi 2012 cùng với các văn bản hướng dẫn thực
hiện cụ thể đã được đưa ra như: Nghị định số 19/NĐ-CP ngày 14 tháng 02 năm
2015 quy định chi tiết thi hành một số điều Luật Bảo vệ Môi trường, Nghị định số
38/2015/NĐ-CP ngày 24 tháng 04 năm 2015 về quản lý chất thải và phế liệu; ngoài
ra Bộ Tài nguyên và môi trường cũng đã ban hành các Thông tư 38/2015/TTBTNMT về cải tạo, phục hồi môi trường trong khai thác khoáng sản... và một số
nghị định liên quan đến kiểm sốt ơ nhiễm nguồn nước.
Nhìn chung với hệ thống pháp luật trong bảo vệ tài nguyên nước, quản lý
nước thải đã được ban hành và khá hoàn thiện, việc triển khai, tuân thủ trên thực
tiễn đã có nhiều tiến bộ, phù hợp xu thế phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.
Tuy nhiên, những quy định chun vẫn chưa được cụ thể, xác định rõ trách
nhiệm, trong khi tình trạng ơ nhiễm nước ở Việt Nam chưa được ngăn ngừa một
cách bài bản. Đã có yêu cầu sử dụng mơ hình trong cơng tác đánh giá sức tải nhưng
vẫn chưa thật sự cụ thể.
- Các cấp chính quyền chưa nhận thức đầy đủ và quan tâm đúng mức đối với

công tác bảo vệ môi trường, dẫn đến buông lỏng quản lý, thiếu trách nhiệm trong
việc kiểm tra, giám sát về môi trường.
- Công tác tuyên truyền, giáo dục về bảo vệ mơi trường trong xã hội cịn hạn
chế, dẫn đến chưa phát huy được ý thức tự giác, trách nhiệm của các tổ chức, cá
nhân, cộng đồng trong việc tham gia gìn giữ và bảo vệ mơi trường nói chung và
nguồn tài nguyên nước nói riêng.
1.1.4. Hậu quả của ô nhiễm nguồn nước
Nước là nguồn tài nguyên quan trọng để duy trì sức khỏe con người và hàng
ngày mỗi người cần có từ 20 - 40 lít nước không ô nhiễm để thỏa mãn nhu cầu cơ
bản (ăn uống, vệ sinh) và khoảng 50 lít nước nếu cả tắm và nhu cầu bếp núc. Do đó,
khi nguồn nước bị ô nhiễm sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người.

20


- Bệnh liên quan đến nước: Về tổng thể bệnh liên quan đến nước là một
nguyên nhân hàng đầu dẫn đến tử vong hoặc ốm đau ở rất nhiều nơi thuốc các nước
đang phát triển. Các bệnh liên quan đến nước được gây ra bởi dung nguồn nước ô
nhiễm do chất thải con người và động vật chứa những ký sinh trùng, vi khuẩn hoặc
vi rút gây bệnh.
- Ô nhiễm hóa chất: Một loạt các căn bệnh khác đã tác động lên các nước
đang phát triển cũng như các nước công nghiệp là do phản ứng với ô nhiễm nước do
hóa chất như kim loại, chất độc và các hợp chất tổng hợp khó phân hủy. Việc nhiễm
các hóa chất có trong nước liên quan đến nhiều bệnh kinh liên bao gồm ung thư, tổn
thương phổi và đẻ non…. Một số hóa chất như PCB, DDT, dioxin và ít nhất 80 chất
bảo vệ thực vật được coi là “hủy diệt nội tạng” là những hóa chất có thể can thiệp
vào sinh lý tự nhiên của con người làm giảm sức đề kháng bệnh tật và tác động đến
sức khỏe sinh sản
- Vệ sinh và cung cấp nước sạch: Vệ sinh và cung cấp nước sạch đang bị cản
trở do ô nhiễm môi trường nước

Như vậy, hiện nay, một số khu vực trên lãnh thổ Việt Nam đang phải đối mặt
với sự thiếu nước và ô nhiễm nguồn nước. Cùng với quá trình phát triển kinh tế
mạnh mẽ thì nhu cầu sử dụng nước trong tương lai tăng, do đó, sự thiếu hụt càng
trầm trọng hơn. Điều đó cho thấy việc quản lý bền vững nguồn tài nguyên nước và
đảm bảo chất lượng nước tốt là yêu cầu rất cần thiết đối với Việt Nam.
1.2. Quản lý lưu vực sông và một số mơ hình hóa hỗ trợ cơng tác quản lý lưu
vực sông
1.2.1. Khái niệm chung về quản lý lưu vực sông
Quản lý lưu vực sông là công tác nghiên cứu đặc tính của lưu vực nhằm mục
đích phân loại mức độ bền vững và ảnh hưởng của các công trình, dự án đến chức
năng của lưu vực tác động đến thảm thực vật, động vật và con người trong ranh giới
lưu vực. Các thông số đánh giá bao gồm nguồn nước cấp, chất lượng nước, tháo
nước qua kênh dẫn, nước mưa, luật pháp và công tác quy hoạch và sử dụng lưu vực.
Người sử dụng đất, chính sách sử dụng đất, các chuyên gia quản lý nước mặt, các

21


nhà hoạt động môi trường, các nhà đánh giá và cộng đồng sử dụng nước đóng một
vai trị thiết yếu trong công tác quản lý lưu vực sông (wikipedia).
Trong nhịp độ phát triển ngày nay, các lưu vực sông ở hầu hết các khu vực
trên thế giới đều phải chịu áp lực rất lớn của các hoạt động phát triển kinh tế xã hội,
nhất là các tác động lên bề mặt lưu vực do gia tăng tốc độ khai thác sử dụng tài
nguyên tự nhiên, đặc biệt là sự phá rừng lấy gỗ, lấy đất canh tác, sự gia tăng các
chất thải làm suy giảm chất lượng nước do gia tăng tốc độ đơ thị hóa và cơng
nghiệp hố. Một số lưu vực sơng đã và đang bị suy thối trầm trọng và ngày càng
xa với các điều kiện bền vững khiến cho năng lực của dịng sơng ngày càng giảm
sút, gia tăng các mâu thuẫn trong sửdụng nước giữa các ngành dùng nước khác
nhau cũng như giữa thượng lưu và hạ lưu. Có thể thấy rõ một thực tế là các lưu vực
sông ngày nay đáp ứng ngày càng khó khăn hơn các nhu cầu xã hội khác nhau, bao

gồm nhu cầu cơ bản của con người như nước dùng cho sinh hoạt, nước cho các hoạt
động sản xuất,... và cũng vì thế ngày nay càng cần phải tăng cường hoạt động quản
lý lưu vực sơng.
Mục đích của quản lý lưu vực sông Theo quan điểm của phát triển bền vững
thì quản lý lưu vực sơng có ba mục đích chủ yếu sau:
- Bảo vệ các các chức năng của sông và lưu vực sông;
- Quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước trong mối quan hệ với đất và
các tài nguyên sinh thái khác;
- Hạn chế suy thối và duy trì mơi trường của sơng và lưu vực sông bền vững
cho các thế hệ hiện tại và tương lai.
Việc thực hiện quản lý lưu vực sông sẽ giúp cho con người có thể quản lý
bảo vệ các chức năng của hệ sinh thái trên cạn và dưới nước, bảo vệ toàn bộ năng
suất của các nguồn tài nguyên trong một thời gian lâu dài, bảo vệ và cải thiện chất
lượng môi trường của lưu vực sông khơng cho nó suy thối. Đồng thời, trong quản
lý lưu vực sơng ngồi quản lý tài ngun nước, các hoạt động quản lý còn phải
vươn rộng hơn sang các tài nguyên liên quan khác như tài nguyên đất, rừng, quản lý
và bảo vệ các hệ sinh thái lưu vực, quản lý các hoạt động của con người trên lưu

22


vực có ảnh hưởng đến các tài nguyên như là việc định cư dân số, phát triển đô thị,
công nghiệp, nông nghiệp...
Quản lý LVS là một vấn đề đã được thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới
trong nửa cuối thế kỷ 20 và phát triển mạnh trong những thập kỷ gần đây nhằm đối
phó với sự khan hiếm nước, sự gia tăng ơ nhiễm nước, sự suy thối các nguồn tài
nguyên thiên nhiên và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Nhiều nước, đặc biệt là các
nước phát triển như các nước châu Âu, Mỹ, Pháp, Úc, Trung Quốc, Nhật Bản,… đã
sử dụng nhiều mơ hình tổ chức quản lý LVS rất đáng để học tập kinh nghiệm.
1.2.2. Một số chương trình quản lý lưu vực sơng điển hình

- Hệ thống quản lý lưu vực sơng ở nước Pháp:
Pháp là một quốc gia có điều kiện kinh tế - xã hội phát triển, vấn đề chất
lượng và số lượng tài nguyên nước đã được qua tâm từ rất sớm (Ban hành Luật
nước năm 1964). Dựa vào 6 sông lớn, ở Pháp đã ghép một số sông nhỏ gần 6 sông
lớn thành 6 lưu vực sông và lấy việc quản lý thống nhất theo 6 LVS này làm nền
tảng của việc quản lý nước. Ở mỗi cấp lưu vực có Uỷ ban Lưu vực và Cơ quan quản
lý lưu vực [5]:
BỘ MÔI TRƯỜNG

6 Ủy ban lưu vực

Cục Quản lý nước

6 Cơ quan quản lý lưu vực

Các chi cục nước
Các Chi cục môi trường vùng cũng chịu trách nhiệm quản lý môi
trường theo lưu vực
Việc áp dụng hệ thống quản lý này đã giúp tiết kiệm được TNN đáng kể,
trong dó các Uỷ ban LVS và cơ quan quản lý lưu vực sơng đóng vài trị trong

23