Sử dụng phần mềm MIKE 11 đánh giá dự báo ảnh hưởng của việc xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp đến chất lượng nước sông phan đoạn chảy qua tỉnh vĩnh phúc đến năm 2030

..

LỜI CAM ĐOAN
Bản luận văn này do tôi tự nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của
TS. Trịnh Thành.
Để hồn thành luận văn này, tơi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong
mục Tài liệu tham khảo, ngồi ra tơi khơng sử dụng bất kì tài liệu nào mà khơng
được liệt kê.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tơi trình bày trong
luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Học viên

Kim Đức Toàn

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thiện Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Thạc sỹ quản lý và kỹ thuật
môi trường với đề tài “Sử dụng phần mềm MIKE11 đánh giá dự báo ảnh hưởng của
việc xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp đến chất lượng nước sông Phan đoạn
chảy qua tỉnh Vĩnh Phúc đến năm 2030” tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên,
giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến T.S Trịnh Thành đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian qua để luận văn được hoàn thành đúng

thời gian quy định.
Xin cũng bày tỏ lòng chân thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cơ giáo
trong bộ mơn Quản lý môi trường - Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới các thầy cô, các anh chị của
Trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện cho tơi trong q trình học tập cũng như
chạy mơ hình dự báo chất lượng nước.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, những
người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tơi trong q trình thực hiện đề
tài nghiên cứu của mình.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Học viên

Kim Đức Toàn

ii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT

Bộ Tài nguyên và môi trường

BVMT

Bảo vệ môi trường

CCN

Cụm công nghiệp

CLN

Chất lượng nước

COD

Nhu cầu oxy hóa học

CTR

Chất thải rắn

DO

Oxy hịa tan

KCN

Khu công nghiệp

LVS

Lưu vực sông

QLTNN

Quản lý tài nguyên nước

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

TNN

Tài nguyên nước

TNMT

Tài nguyên môi trường

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

TP

Thành phố

TT

Thị trấn

UBND

Ủy ban nhân dân

iii


LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... iii
................................................................................................................ iv
.................................................................................... vii
...................................................................................... vii
.......................................................................................... xi
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨ
ỰA CHỌ
ẤT LƢỢNG NƢỚC ........................ 5
c nghiên c u ...................................................................... 5
ưu v c sông Phan ................................ 5

nhiên..................................................................................... 5
1.1.1.
ưu v c sông Phan ........................................... 7
1.1.2. Tổng quan về
c sông Phan ...................... 10
ư
ng n
............................. 10
1.1.2.2. Các tác động ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng, dịng chảy và chất
lượng nước sơng Phan ......................................................................................... 11
1.1.2.3. Các nguồn thải nước thải vào lưu vực sông Phan (trong phạm vi nghiên
cứu của Báo cáo) .................................................................................................. 14
1.1.3. L
u ..................................................................... 15
ng n
......... 16
................................................................................... 16
1.2.1.1.Ư
.......................................................... 17
1.2.1.2. Nh
................................................... 18
...................................................................................... 18
1.2.2.1.Ư
............................................................. 19
1.2.2.2. Nh
...................................................... 19
................................................................................. 20
1.2.3.1.Ư
........................................................ 20
1.2.3.2.Nh

.................................................. 20
..................................................................................... 20
1.2.4.1. Ư
........................................................... 21
1.2.4.2. Nh
..................................................... 21
1.2.5. Các ứng dụng và nghiên cứu ở trong nước ................................................. 22
iv


.................................................................................... 23
1.2.6.1.Ư
........................................................... 23
1.2.6.2. Nh
.................................................... 24
1.3. Lựa chọ
ất lượng nước ................................. 24
1.3.1. L
........................................................................................ 24
1.3.2
ất lượng nước..... 25
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHẦN MỀ
B
C XÂY D
ẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG PHAN ......... 27
2.1. Cơ sở lý thuyết của phần mềm Mike 11 [22],[23] ............................................ 27
2.1.1. Mô đun thủy lực HD .................................................................................... 29
2.1.2. Các mô đun chất lượng nước ....................................................................... 32
2.1.3. Phạm vi ứng dụng của mơ hình ................................................................... 36
c xây d

ất lượng nước sông Phan ................................ 37
ưu v c sông Phan .................... 38
2.2.2. X
ố liệu đầu vào phục vụ cho mô hình thuỷ lực và chất lượng nước .. 38
2.2.2.1. X
ố liệu đầu vào phục vụ cho mơ hình thuỷ lực (HD) .................... 38
2.2.2.2.Số liệu chất lượng nước ........................................................................... 42
ất lượng nước sông Phan .......................... 45
........................................................................... 45
2.2.3.2. Thiết lập các mặt cắt ngang .................................................................... 46
2.2.3.3.Thiết lập bộ thông số độ nhám ................................................................ 46
2.2.3.4.Thiết lập các điều kiện biên thủy lực ....................................................... 46
2.2.3.5.Thiết lập các thông số trong modun tải khuyếch tán (AD) ..................... 47
2.2.3.6.Thiết lập các thông số trong modun chất lượng nước (Ecolab) .............. 47
................................. 49
................................................ 49
2.3
ệu chỉnh thông số mơ hình .................................................... 49
ố mơ hình ..................................................... 50
CHƢƠNG 3.
........................................................... 51
ất lượng nước sông Phan ........................ 51
3.1.1.Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình thủy lực .................................................. 51
3.1.1.1. Số liệu hiệu chỉnh và kiểm định ............................................................. 51
3.1.1.2. Vị trí hiệu chỉnh và kiểm định ................................................................ 51
3.1.1.3. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định ............................................................ 51
3.1.2.Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình chất lượng nước sông Phan ................... 54
........................................... 54
v

3.1.2.2.Hiệu chỉnh mơ hình ................................................................................. 54
ịnh mơ hình .................................................................................. 57
3.2. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Phan .............................................. 60
3.2.1.Giới hạn phạm vi và mục tiêu mô phỏng mô hình chất lượng nước ............ 60
3.2.2.Phương pháp xác định các biên nguồn thải .................................................. 61
3.2.3.Kịch bản mô phỏng chất lượng nước mặt hiện trạng lưu vực sơng Phan
(KB1) ..................................................................................................................... 67
3.2.4.Tính tốn mơ phỏng chất lượng nước mặt hiện trạng lưu vực sông Phan ... 68
3.3.Dự báo chất lượng nước sông Phan đến năm 2020 theo kịch bản 2 (KB2) ....... 72
3.3.1.Kịch bản mô phỏng chất lượng nước mặt lưu vực sông Phan đến năm 2020 72
3.3.2.Phương pháp xác định các biên nguồn thải .................................................. 72
3.3.3.Tính tốn mơ phỏng chất lượng sông Phan đến năm 2020 - KB 2 .............. 76
3.4.Dự báo chất lượng nước sông Phan đến năm 2020 theo kịch bản 3-1 .............. 79
3.4.1.Kịch bản 3-1 mô phỏng chất lượng nước sông Phan đến năm 2020 ............ 79
3.4.2.Xác định các biên nguồn thải ....................................................................... 80
3.4.3.Tính tốn mơ phỏng chất lượng nước sông Phan năm 2020 theo KB 3-1 ... 80
3.5.Dự báo chất lượng nước sông Phan đến năm 2020 theo kịch bản 3-2 .............. 82
3.5.1.Kịch bản 3-2 mô phỏng chất lượng nước sông Phan đến năm 2020 ............ 82
3.5.2.Xác định các biên nguồn thải ....................................................................... 83
3.5.3.Tính tốn mơ phỏng chất lượng nước sông Phan năm 2020 theo KB 3-2 ... 84
3.6.Dự báo chất lượng nước sông Phan đến năm 2030 theo kịch bản 4 .................. 86
3.6.1.Kịch bản 4 mô phỏng chất lượng nước sông Phan đến năm 2030 ............... 86
3.6.2.Xác định các biên nguồn thải ....................................................................... 86
3.6.3.Tính tốn mơ phỏng chất lượng nước sông Phan năm 2030 theo KB 4 ...... 89
c sông Phan ........................................ 91
................................................................................ 92
..................................... 93
................................ 95
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 99

................................................................................................................ 99
2. Các kiến nghị và khả năng ứng dụng ................................................................. 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 101
.............................................................................................................. 103

vi


Bảng 1.1. Diện tích và dân số, mật độ dân số trong khu vực nghiên cứu [3] ............ 7
Bảng 1.2.Hệ thống trạm bơm tưới chính trong lưu vực sơng Phan [20] ................. 12
Bảng 1.3.Hệ thống kênh và cầu máng thuộc lưu vực sông Phan [20] ..................... 12
Bảng 3.1.Thống kê đánh giá sai số lưu lượng trong hiệu chỉnh mơ hình ngày 15/0415/05/2011 tại xóm Rừng, Thanh Trù, TP. Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc trên sông Phan .. 52
Bảng 3.2.Thống kê đánh giá sai số trận lũ kiểm định mơ hình ngày 31/07-01/09/2013
tại xóm Rừng, Thanh Trù, TP. Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc trên sông Phan .................... 53
Bảng 3.3.Biên các nguồn nước thải sinh hoạt đổ vào sông Phan ............................ 61
Bảng 3.4.Biên các nguồn nước thải công nghiệp..................................................... 63
Bả

pl

ng n

...................................... 65

Bảng 3.6.Biên các nguồn nước thải sinh hoạt đổ vào sông Phan năm 2020 ........... 74
Bảng 3.7.Biên các nguồn nước thải công nghiệp đổ vào sông Phan năm 2020 ...... 75
Bảng 3.8.Biên các nguồn nước thải công nghiệp đổ vào sông Phan năm 2020 - KB
3-1 ............................................................................................................................. 80
Bảng 3.9.Biên các nguồn nước thải công nghiệp đổ vào sông Phan năm 2020 - KB
3-2 ............................................................................................................................. 83

Bảng 3.10. Biên các nguồn nước thải sinh hoạt đổ vào sông Phan năm 2030 ........ 87
Bảng 3.11.Biên các nguồn nước thải công nghiệp đổ vào sông Phan năm 2030 - KB
4 ................................................................................................................................ 88

vii


Hình 1.1.Bản đồ lưu vực sơng Phan, tỉnh Vĩnh Phúc [15] ........................................ 5
Hình 1.2.Sơng Phan đoạn chảy qua cầu Vật Cách xã Đồng Cương, huyện Yên Lạc nguồn cung cấp nước tưới cho nơng nghiệp ở Vĩnh Phúc ....................................... 13
Hình 1.3.Phạm vi nghiên cứu, đánh giá dự báo chất lượng nước sông Phan, Vĩnh
Phúc (đoạn từ Xã Vũ Di, huyện Vĩnh Tường đến xã Quất Lưu, huyện Bình Xuyên)
................................................................................................................................... 15
Hình 2.1.Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott ................................................ 30
Hình 2.2.Nhánh sơng với các điểm lưới xen kẽ ....................................................... 30
Hình 2.3.Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu .................................. 31
Hình 2.4.Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vịng .................................................. 31
Hình 2.5.Sơ đồ chuyển hóa giữa các hợp phần trong các q trình sinh hóa [23] .. 35
Hình 2.6. Sơ đồ Áp dụng mơ hình Mike 11 tính tốn diễn biến chất lượng nước ... 37
vi xây d
ưu v c sông Phan ................. 38
.......................... 45
sông Phan trong
KE 11 ............ 46
ược đưa vào mơ hình MIKE 11 ............................ 46
Hình 2.11.Điều kiện biên được đưa vào mơ hình .................................................... 46
t l ng n c sơng Phan .......................... 47
Hình 2.13.Mơ hình MIKE 11 WQ Level 3 đ c s
ng
n c .......................................................................................................................... 48
Hình 2.14.Kết quả

ng n c vào mơ hình tính tốn . 48
Hình 3.1.Vị trí hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình .................................................... 51
Hình 3.2.Lưu lượng nước tính tốn và giá trị chuẩn tại xóm Rừng, Thanh Trù, TP.
Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc trên sông Phan, thời đoạn từ ngày 15/04-15/05/2011 ............. 52
Hình 3.3.Mực nước tính tốn và Giá trị chuẩn tại xóm Rừng, Thanh Trù, TP. Vĩnh
Yên, Vĩnh Phúc trên sơng Phan, thời đoạn từ ngày 31/07-01/09/2013 ...................... 53
Hình 3.4.Vị trí các điểm quan trắc chất lượng mơi trường nước mặt đợt 1 năm 2011
[11] ........................................................................................................................... 55
Hình 3.5.So sánh chỉ tiêu DO giữa kết quả tính tốn với số liệu thực đo tại vị trí
M44, M45 ................................................................................................................. 56
Hình 3.6.So sánh chỉ tiêu BOD5 giữa kết quả tính tốn với số liệu thực đo tại M44,
M45 .......................................................................................................................... 56
Hình 3.7.So sánh nồng độ NH4+ giữa kết quả tính tốn với số liệu thực đo tại M44,
M45 .......................................................................................................................... 56

viii


Hình 3.8.So sánh nồng độ NO3- giữa kết quả tính toán với số liệu thực đo tại M44
và M45 ...................................................................................................................... 57
Hình 3.9.Vị trí các điểm quan trắc mơi trường nước mặt sơng Phan đợt 1 năm 2013
[13] ........................................................................................................................... 58
Hình 3.10.So sánh chỉ tiêu DO giữa kết quả tính tốn với số liệu thực đo tại NM16
và NM15 ................................................................................................................... 58
Hình 3.11.So sánh chỉ tiêu BOD5 giữa kết quả tính tốn với số liệu thực đo tại
NM16, NM15 ........................................................................................................... 59
Hình 3.12.So sánh nồng độ NH4+ giữa kết quả tính tốn với số liệu thực đo tại
NM16, NM15 ........................................................................................................... 59
Hình 3.13.So sánh nồng độ NO3- giữa kết quả tính tốn với số liệu thực đo tại vị trí
đo NM16 và NM15 .................................................................................................. 59

Hình 3.14.Vị trí các Biên nguồn nước thải sinh hoạt và cơng nghiệp được đưa vào
trong mơ hình tính tốn chất lượng nước ................................................................. 63
Hình 3.15.Hàm lượ
ng n
ơ
ịch
bản 1) ........................................................................................................................ 67
Hình 3.16.Diễn biến hàm lượ
một số
ịch bản 1) . 68
Hình 3.17.Kết quả diễn biến chất lượng nước trên toàn lưu vực sơng Phan chỉ tiêu
DO - KB 1 ................................................................................................................ 69
Hình 3.18.Kết quả diễn biến chất lượng nước trên toàn lưu vực sơng Phan chỉ tiêu
BOD KB1 ................................................................................................................. 69
Hình 3.19.Kết quả diễn biến chất lượng nước trên tồn lưu vực sơng Phan chỉ tiêu
NH4+ KB 1 ................................................................................................................ 70
Hình 3.20.Kết quả diễn biến chất lượng nước trên tồn lưu vực sơng Phan chỉ tiêu
NO3- KB 1 ................................................................................................................ 70
Hình 3.21.Diễn biến hàm lượng Amonia (NH4+
tiếp nhận nước thải công
nghiệp trên sông Phan (kịch bản 1) .......................................................................... 71
Hình 3.22.Diễn biến hàm lượ
g t 2,1 ÷3,7 mg/l) tại một số vị
sơng Phan (KB 2) ..................................................................................................... 76
Hình 3.23.Diễn biến hàm lượ
2) ............................................................................................................................... 77
Hình 3.24.Diễn biến hàm lượng BOD5
ng t 35÷80 mg/l) tại một số vị
.............................................................................................. 77
Hình 3.25.Diễn biến hàm lượng BOD5

(KB 2) ....................................................................................................................... 77

ix


Hình 3.26.Diễn biến hàm lượng Amonia (NH4+
3,4÷5,4 mg/l) tại một
số vị
................................................................................. 78
Hình 3.27.Diễn biến hàm lượng Amonia (NH4+
sơng Phan (KB 2) ..................................................................................................... 78
Hình 3.28.Diễn biến hàm lượng Nitrat (N036,5÷9,0 mg/l) tại một số
vị
...................................................................................... 78
Hình 3.29.Diễn biến hàm lượng Nitrat (N03Phan (KB 2) .............................................................................................................. 79
Hình 3.30.Diễn biến hàm lượng BOD5
(KB 3-1) ................................................................................................................... 81
Hình 3.31.Diễn biến hàm lượng NH4+
(KB 3-1) ................................................................................................................... 82
Hình 3.32.Diễn biến hàm lượng BOD5
(KB 3-2) ................................................................................................................... 84
Hình 3.33.Diễn biến hàm lượng NH4+
(KB 3-2) ................................................................................................................... 85
Hình 3.34.Diễn biến hàm lượ
(KB 4) ....................................................................................................................... 89
Hình 3.35.Diễn biến hàm lượng BOD5
Phan (KB 4) .............................................................................................................. 90
Hình 3.36.Diễn biến hàm lượng Amonia (NH4+
sơng Phan (KB 4) ..................................................................................................... 90
Hình 3.37.Diễn biến hàm lượng NO3(KB 4) ....................................................................................................................... 90

c
ằng than xỉ
............................................................................................... 94
ử lý nước thải có hàm lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao
ưu v c sông Phan .................................... 96
Hình 3.40.Hình ảnh minh họa bể xử lý sinh học ..................................................... 97

x


c n c, lưu l
...................................................................................................... 1
c n c, lưu l
...................................................................................................... 5
c nươ c, lưu l
ng n

............................................ 9
c n c, lưu l
ng n c đi
ương lai (2020) .................................................. 13
c n c, lưu l
ng n
ương lai (2030) .................................................. 17
lưu l ng
ừng, xã Thanh Trù đ c s
.......................................................................... 21
cn
ừng, xã Thanh Trù đ c s
........................................................................... 28

8
........................................ 33
9
ệ số khuế
.............................................. 33
10: Các thông số
ỏng chất lượng nước
(Ecolab) .................................................................................................................... 36
11: Các hệ số của modun Ecolab ................................................................ 36

xi


MỞ ĐẦU
đề tài

1.

Vĩnh Phúc có một mạng lưới sơng, suối khá dày đặc với hai hệ thống sơng
chính là sơng Hồng và sơng Cà Lồ. Ngồi ra, Vĩnh Phúc cịn có các sơng khác như:
Sơng Phó Đáy

, sơng Lơ
,

, sơng Tranh

, sơng

sơng Phan

, trong

đó sơng Phan là sơng nội tỉnh có

lưu vực rộng nhất

[15].
Nguồn nước cung cấp cho hoạt động phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Vĩnh
Phúc chủ yếu là nước mặt từ sơng Hồng, sơng Phó Đáy, sơng Phan, nước mưa và
nước được tích trữ trong các đầm, hồ tự nhiên và nhân tạo.
Lưu vực sông Phan có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với phát triển kinh tế xã
hội của tỉnh Vĩnh Phúc, là nguồn cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp của hầu
hết các huyện, thành thị, là trục tiêu thốt nước chính cho tồn tỉnh trong mùa mưa,
lũ. Lưu vực sơng Phan có giá trị sinh thái cao, có tiềm năng khai thác để phát triển
du lịch. Tuy nhiên, tình trạng ơ nhiễm môi trường lưu vực sông Phan đang ngày
càng nghiêm trọng do thường xuyên phải tiếp nhận nguồn nước thải rất lớn từ các
hoạt động sinh hoạt, sản xuất, chăn nuôi của các khu dân cư, thành phố, thị xã; tình
trạng ngập úng về mùa mưa lũ và tình trạng khơ cạn về mùa khơ. Đặc biệt sơng
Phan cịn tiếp nhận nước thải của hầu hết các khu công nghiệp trên địa bàn tỉnh,
nước thải từ nhiều làng nghề, trường học, bệnh viện, doanh trại quân đội...
Từ những thực tế trên, việc đánh giá, dự báo các tác động do các nguồn thải
tới diễn biến chất lượng nước sông Phan trong các năm sắp tới là cần thiết. Trên cơ
sở đánh giá, dự báo có thể đề xuất các nhóm giải pháp, biện pháp phù hợp để giảm
thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường lưu vực sông.
2. Lịch sử nghiên cứu
đề xuất các giải pháp
của việc xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp

1

song

n,
.

1)

Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của q trình đơ

thị hóa, cơng nghiệp hóa tại Thành phố Vĩnh n đến môi trường sông Phan và đề
xuất các giải pháp quản lý” (2012), do Đào Duy Hưng ề xuất

t

các giải pháp nâng cao hiệu

quả quản lý môi trường sông Phan.
Tuy nhi
-

-

-

2)

Hiện trạng môi trường tỉnh Vĩnh Phúc và

những thách thức
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT.

nha

2


3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
a. Mục

:
dụng bộ phần mềm MIKE11 để mô phỏng đánh giá hiện trạng chất

lượng nước

của sông Phan trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
ảnh hưởng của việc xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp

- Mô phỏ

đến chất lượng nước sông Phan tỉnh Vĩnh Phúc đến năm 2030.
-

b.

nghiên cứu:

c. Phạm vi nghiên cứu:
Sông Phan đoạn từ xã Vũ Di - huyện Vĩnh Tường đến xã Quất Lưu - huyện

Bình Xun

.

4. Tóm tắt cơ đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
nước

ất lượng

m
.

-

t
ất lượng nướ

- Xây dự

- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Phan

ảnh hưởng của

việc xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp đến chất lượng nước sông Phan tỉnh
Vĩnh Phúc đến năm 2030
-

3

5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Các phương pháp được sử dụng trong luận văn bao gồm:
- Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế
- Phương pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả.
6. Bố cục của luận văn
đ

`l

Luận văn bao gồm 3 chương:

Chương 1:
Chương 2: Cơ sở lý thuyết mơ hình MIKE 11 và các bước xây dựng mơ hình
Chương 3: Kết quả và bàn luận.

4


CHƢƠNG 1
LỰA CHỌN MƠ

T

CHẤT LƢỢNG NƢỚC

HÌNH TÍNH TỐN
1.1.
1.1.1. Đ

-

1.1.1.1.
a.
Sơng Phan bắt nguồn từ sườn Nam dãy núi Tam Đảo chảy theo hướng Nam qua
24 xã thuộc các huyện, thành phố: Tam Dương, Vĩnh Tường, Vĩnh Yên và Bình
Xuyên.

Hình 1.1.Bản đồ lưu vực sông Phan, tỉnh Vĩnh Phúc [15]

5


Diện tích lưu vực sơng Phan chưa có số liệu chính xác, nhưng ước tính chiếm
ít nhất khoảng 60% diện tích tỉnh Vĩnh Phúc, tương đương khoảng 800 km2. Tổng
diện tích tự nhiên của các xã có sơng Phan chảy qua là 157 km2 [15].
b.

[21]
Lưu vực sơng Phan có điều kiện địa hình phức tạp. Hướng dốc từ

xuống Đơng Nam; phẩ

ệ

ắc là vùng núi, đồi (huyện Tam Dương,

Tam Đảo, Bình Xuyên) với cao độ
Đông Nam là

ến từ 300 m đến 700 m;

thấp, trũng, cao độ phố biến

, Yên Lạc) và các

a Nam và

+10,0 m đ n +12,0 m (huyện

trũng có cao độ +5,0 ~ 6,0 m. Địa

vào dãy núi Tam Đảo ở phía Đơng Bắc; phía Tây Nam bao bọc
Lơ. Như vậy, có thể chia địa hình lưu vực làm 3 vùng: Đồng bằng, trung du
và vùng núi.
c. Đặc điểm chế độ thủy văn -

khu vực nghiên cứu [15]

Vĩnh Phúc có mạng lưới sơng, suối khá dày đặc (mật độ lưới sơng trung bình
0,5 - 1km/km2) với các hệ thống sơng chính là sơng Hồng, sơng Lơ và sơng Cà Lồ.
Hệ thống sông Cà Lồ: Chảy trong nội tỉnh, hệ thống sông Cà Lồ gồm sông Cà
Lồ và nhiều nhánh nhỏ, đáng kể nhất là sơng Phan, sơng Cầu Bịn, sông Bá Hạ, suối
Cheo Meo...
Sông Phan: là sông nội tỉnh lớn của tỉnh Vĩnh Phúc, bắt nguồn từ sườn Nam
dãy núi Tam Đảo (khu vực các xã Tam Quan, Hoàng Hoa, Hợp Châu huyện Tam
Đảo). Đến kênh Liễn Sơn ở độ cao 15,2m, tọa độ: 21o21’17,5” B : 105o32’5,9” Đ
sông bắt đầu hình thành dịng chảy rõ nét. Tiếp theo, sông chảy theo hướng Nam
qua huyện Tam Dương, Vĩnh Tường, n Lạc, thành phố Vĩnh n (tại đây, sơng
Phan có cửa thông với Đầm Vạc). Tại xã Quất Lưu, huyện Bình Xun, sơng chia

thành hai nhánh, một nhánh cụt chảy vào xã Đạo Đức, cịn một nhánh chảy tiếp về
phía tây nhập sơng Cánh (sơng Cầu Bịn - sơng Sau - sông Tranh) ở cầu Tam Canh,
thị xã Hương Canh và sông Bá Hạ chảy từ xã Minh Quang, huyện Tam Đảo ở xã
Sơn Lơi, huyện Bình Xun, sau đó đổ nước vào sông Cà Lồ tại thôn Đại Lợi, xã
Nam Viêm, thị xã Phúc Yên. Đây được xem là điểm kết thúc của sông Phan (tọa độ:

6


21o15’28,6” B:105o41’4,8”Đ). Trên suốt chiều dài khoảng 65 km, sông Phan chảy
qua địa phận 24 xã thuộc các huyện Tam Đảo, Tam Dương, Vĩnh Tường, Yên Lạc,
thành phố Vĩnh Yên và huyện Bình Xuyên của tỉnh Vĩnh Phúc bao gồm An Hịa,
Hồng Đan, Duy Phiên, Hồng Lâu, Kim Xá, n Bình, n Lập, Tân Tiến, Lũng
Hịa, Thổ Tang, Vĩnh Sơn, Vũ Di, Bình Dương, Vân Xuân, Tề Lỗ, Hội Hợp, Đồng
Văn, Trung Nguyên, Đồng Cương, Đồng Tâm, Thanh Trù, Quất Lưu, Hương Canh
và Sơn Lôi.
Nguồn nước sông Cà Lồ ngày nay chủ yếu là nước các sông, suối bắt nguồn từ
núi Tam Đảo, núi Sóc Sơn, lưu lượng trung bình 30m3/giây. Lưu lượng cao nhất về
mùa mưa khoảng 286m3/giây với vai trị chính là tiêu úng mùa mưa.
Ngồi ra, trên lưu vực sơng Phan cịn có Đầm Vạc là nơi tiếp nhận nước thải
khu vực thành phố vĩnh Yên cũng như có điểm nhập lưu với sơng Phan.
- Đầm Vạc: Nằm ở phía Tây Nam thành phố Vĩnh n có diện tích mặt thống
về mùa khơ khoảng 250 ha, dung tích khoảng 6 triệu m3 có tác dụng điều tiết lượng
nước tưới tiêu ở khu vực, là thuỷ vực có tính đa dạng sinh học cao.
1.1.1.2.

-

a. Đặc điểm dân số khu vực nghiên cứu
Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn có 11 xã có sơng Phan chảy qua, bao

gồm: Vũ Di, Bình Dương, Vân Xuân, Tề Lỗ, Hội Hợp, Đồng Văn, Trung Nguyên,
Đồng Cương, Đồng Tâm, Thanh Trù, Quất Lưu với tổng diện tích tự nhiên là 67,37
km2, dân số 98.915 người (bảng 1.1).
Dân cư thường phân bố không đều, tập trung ở những nơi có điều kiện phát
triển kinh tế và thuận lợi cho đời sống sinh hoạt. Mật độ dân số trung bình của các
xã có sơng Phan chảy qua trong phạm vi nghiên cứu là 1.468,24 người/km2.
Bảng 1.1. Diện tích và dân số, mật độ dân số trong khu vực nghiên cứu [3]
STT

Tên xã

Diện tích (km2)

Dân số (người)

Mật độ
(người/km2)

1

Vũ Di

3,73

3702

992,493

2

Bình Dương

7,42

12534

1689,22

7


STT

Tên xã

Diện tích (km2)

Dân số (người)

Mật độ
(người/km2)

3

Vân Xuân

3,35

4953

1478,51

4

Tề Lỗ

4,04

7625

1887,38

5

P. Hội Hợp

8,12

13310

1639,16

6

Đồng Văn

7,03

11136

1584,07

7

Trung Nguyên

7,19

9849

1369,82

8

Đồng Cương

7,00

7452

1064,57

9

P. Đồng Tâm

7,53

15887

2109,83

10

Thanh Trù

7,02

7446

1060,68

11

Quất Lưu

4,94

5021

1016,4

Tổng

67,37

98.915

1468,24

b. Đặc điểm nguồn nhân lực phân theo ngành sản xuất chính của địa phương
Tại các xã Bình Dương, Vũ Di, Vân Xuân (huyện Vĩnh Tường) và Thanh Trù
(thành phố Vĩnh Yên) là các xã có đất nơng nghiệp chiếm phần lớn diện tích đất tự
nhiên với trên 80% số hộ dân làm nơng nghiệp là ngành sản xuất chính.
Các xã Đồng Cương, Đồng Văn, Trung Nguyên, Tề Lỗ (huyện Yên Lạc) và xã
Quất Lưu (huyện Bình Xun) có thành phần ngành nghề kinh tế đa dạng hơn. Chỉ
có 50% số hộ tham gia ngành sản xuất chính là nơng nghiệp, cịn lại một bộ phận
dân số tham gia vào các hoạt động buôn bán, các ngành công nghiệp, dịch vụ và vận
tải, đặc biệt tại các xã Đồng Văn, Tề Lỗ các hoạt động các làng nghề tái chế chất
thải (tái chế nhựa, sắt thép, máy móc…) diễn ra khá phổ biến. Xã Sơn Lơi, Quất
Lưu, thị trấn Hương Canh có khu cơng nghiệp Bình Xun, cụm cơng nghiệp
Hương Canh với hàng trăm cơ sở sản xuất nằm trên địa bàn xã như các tập đồn sản
xuất gạch, cơng ty chế biến thức ăn gia súc, sản xuất má phanh, sản xuất vật liệu
xây dựng,... nên ước tính có tới 34% số hộ làm công nghiệp. Các phường Đồng
Tâm, Hội Hợp (thành phố Vĩnh Yên) là các địa phương tập trung đông dân cư, có

8


sự đa dạng ngành nghề kinh tế, bao gồm các ngành công nghiệp, thương nghiệp và
dịch vụ đi kèm.
Trong khu vực nghiên cứu, một số ít các hộ tham gia chăn nuôi thủy sản, gia
súc, gia cầm với quy mô nhỏ lẻ, hầu như khơng có trang trại chăn ni tập trung.
c. Vệ sinh môi trường
Hiện nay, công tác bảo vệ mơi trường ở các xã, phường có sơng Phan chảy
qua nhìn chung cũng đã được quan tâm. Chính quyền địa phương thường xuyên vận
động nhân dân làm công tác vệ sinh môi trường, khơi thông cống rãnh, dọn rác thải
trong gia đình và ngõ xóm. Một số địa phương đã trang bị xe chở rác, quần áo bảo
hộ cho đội thu gom rác thải. Tuy nhiên, ngoại trừ các phường Đồng Tâm, Hội Hợp
thu gom rác theo hệ thống của thành phố Vĩnh Yên, xã Đồng Cương là xã duy nhất

có trạm xử lý rác - ủ compost (là xã thí điểm dự án bảo vệ mơi trường của tỉnh); các
xã cịn lại trong khu vực đều chưa có bãi rác được quy hoạch. Các điểm tập kết rác
hầu hết là các bãi lộ thiên ở giữa đồng, có mặt nước ở gần. Hầu hết các bãi tập kết
rác hiện nay đã đầy và ô nhiễm. Rác được tập kết về đây không qua phân loại và
không được xử lý. Trong vài năm gần đây, nhiều địa phương đã phải tự bỏ kinh phí
để khơi thơng dịng chảy sơng Phan do tình trạng rác thải nhiều, rong bèo phát triển
mạnh do phú dưỡng, cản trở lưu thơng, tiêu thốt nước, dẫn đến úng ngập nhanh và
thường xuyên vào mùa lũ [15].
Nước thải sinh hoạt và nước thải của các hộ sản xuất phần lớn theo các cống
rãnh ra các ao đầm, tiêu thấm tự nhiên. Nước thải của các khu công nghiệp cũng
thải ra các đầm (KCN Khai Quang - thành phố Vĩnh n), ra sơng (KCN Bình
Xun, cụm cơng nghiệp Hương Canh). Hiện có 2 dự án thu gom và xử lý nước thải
đang xây dựng ở xã Đồng Cương và trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung của
thành phố Vĩnh Yên ở xã Quất Lưu, huyện Bình Xun.
d. Cơng tác thủy lợi
Chiều dài kênh mương thủy lợi do các xã trên lưu vực sông quản lý (24 xã) là
530 km. Chiều dài kênh mương được kiên cố hoá là 72,5 km (tỷ lệ được kiên cố hóa
là 13,7%). Số trạm bơm nước phục vụ sản xuất nông, lâm, thuỷ sản trên địa bàn các

9


xã là 73 trạm, trong đó trạm bơm Liễn Sơn có ý nghĩa nhất trong việc cấp nước
phục vụ hoạt động sản xuất nơng nghiệp. Nhìn chung, nước tưới được đảm bảo kịp
thời đáp ứng với nhu cầu sinh trưởng của cây trồng. Bên cạnh đó, các hợp tác xã đã
tiến hành nạo vét kênh mương định kỳ đảm bảo việc tưới tiêu nước được tốt, tạo
điều kiện thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp [15].

k

-x
rõ nét hơn

1.1.2.

sông Phan

1.1.2.1.
Theo
năm 2014 [10], [11], [12], [13], [14] cho thấy những dấu hiệu suy giảm chất lượng
và ô nhiễm nước mặt cục bộ bởi các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, coliform… vào
một giai đoạn nhất định, cụ thể:
a. Đầm Vạc
Từ 2002 đến 2007 hàm lượng chất hữu cơ liên tục tăng lên và tăng mạnh nhất
vào năm 2006 và 2007 (BOD5 vượt từ 1,6 đến 5,2 lần và COD vượt từ 2 đến 5,2 lần
so với quy chuẩn cho phép). Từ năm 2007 đến nay đã giảm rõ rệt, đặc biệt là từ năm
2009 đến 2010, nhưng vẫn bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ (BOD5 vượt từ 1,5 lần và
COD vượt 1,9 lần so với quy chuẩn cho phép). Nguyên nhân của sự gia tăng ô
nhiễm là do sự phát triển cơng nghiệp và đơ thị hóa tăng, cơng tác quản lý chưa chặt
chẽ, các cơ sở sản xuất chưa quan tâm đầu tư xử lý nước thải. Còn từ năm 2008
công tác quản lý đã đi vào nề nếp, chặt chẽ hơn, các cơ sở sản xuất và KCN đã quan
tâm hơn trong xử lý nước thải.
b. Sông Phan
Trong thời gian từ 2002 đến 2004, hàm lượng chất hữu cơ tăng không đáng kể
và bắt đầu tăng mạnh từ 2005 đến 2007 (BOD5 vượt từ 1,9 - 2,3 lần và COD vượt từ
3,2 - 3,5 lần so với quy chuẩn cho phép). Từ năm 2009 đến nay, các chỉ số này đã

10

giảm rõ rệt và chất lượng môi trường nước sông Phan tuy vẫn bị ô nhiễm, nhưng đã
được cải thiện nhiều. Điều này cũng cho thấy sự phát triển công nghiệp ở thành phố
Vĩnh Yên phát triển sớm và nhanh hơn so với huyện Yên Lạc. Mức độ ô nhiễm ở
sông Phan cũng thấp hơn so với Đầm Vạc, một phần là sự pha lỗng, tự làm sạch
của sơng Phan lớn hơn và một phần không phải tiếp nhận một lượng lớn nước thải
từ quá trình

-

như ở Đầm Vạc.

1.1.2.2. Các tác động ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng, dòng chảy và chất lượng
nước sông Phan
a. Các yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng dòng chảy [15]
Các yếu tố ảnh hưởng đến dịng chảy vào lưu lượng nước sơng Phan có thể kể
đến như: lượng mưa, phân bố mưa, thảm phủ thực vật, khả năng giữ nước của đất,
các công trình thủy trị, nước thải từ các khu dân cư, cơ sở sản xuất, chăn nuôi…
Khu vực thượng nguồn của sơng ở phía bắc là nơi có lượng mưa lớn hơn do
địa hình chắn gió của dãy Tam Đảo. Khả năng giữ nước của rừng đầu nguồn và khả
năng điều tiết của các hồ chứa đầu nguồn là yếu tố quan trọng góp phần điều hịa
dịng chảy và ổn định lưu lượng nước sông.
Ở phần hạ lưu sông thuộc vùng đồng bằng lượng mưa giảm rõ rệt (1.5001.600 mm/năm), tốc độ dịng chảy thấp hơn do địa hình bằng phẳng. Lượng nước
hồi quy từ tưới tiêu nông nghiệp, nước thải cơng nghiệp và đơ thị cũng góp phần gia
tăng lưu lượng dịng chảy.
Bên cạnh đó, những hoạt động ngăn dịng phục vụ nuôi trồng thủy sản đã ảnh
hưởng không nhỏ đến dịng chảy của sơng Phan. Trong tương lai, hệ thống các cơng
trình thủy nơng được xây dựng, các hồ điều hịa được nạo vét… sẽ góp phần điều
hịa dịng chảy và giúp cho lưu lượng nước sông Phan ổn định hơn.
Với 5 trạm bơm tưới chính trên lưu vực, sơng Phan có khả năng cung cấp
nước tưới cho khoảng 17.000 ha diện tích đất nơng nghiệp với lưu lượng 53 m3/s.

Hệ thống sông Phan kết hợp với các tuyến kênh mương chính như kênh Liễn Sơn,
kênh Bến Tre… cung cấp nước tưới cho đồng ruộng và tiêu úng về mùa mưa.

11


Bảng 1.2.Hệ thống trạm bơm tưới chính trong lưu vực sông Phan [20]
TT

Tên

Huyện

Diện tich tƣới (ha)

Lƣu lƣợng (m3/s)

1

Bạch Hạc

Vĩnh Tường

10.000

14

2

Đầm Cả

Bình Xuyên

3.000

12

3

Liễu Trì

Vĩnh Tường

1.200

2

4

Thanh Điềm

Mê Linh

4.700

10

5

Cống 5 cửa Liễn Sơn

Tam Dương

17.000

17

17.000

53

Tổng

Bảng 1.3.Hệ thống kênh và cầu máng thuộc lưu vực sơng Phan [20]
TT

Tên

Hệ thống

Cấp kênh

Lƣu lƣợng (m3/s)

1

Kênh chính

Liễn Sơn

Kênh chính

23

2

Kênh 6A

Liễn Sơn

Kênh cấp I

8

3

Kênh 6B

Liễn Sơn

Cấp I

10

4

Kênh chính hữu Ngạn

Liễn Sơn

Kênh chính

1,2

5

Kênh chính Vân Trục

Hồ Vân Trục

Kênh chính

2,2

6

Kênh chính Nam

Hồ Đại Lải

Kênh chính

1,8

7

Kênh chính Bắc

Hồ Đại Lải

Kênh chính

0,9

8

Kênh chính Thanh Điền

TB Thanh Điền

Kênh chính

9,79

9

Cầu máng Vũ Dữ

Liễn Sơn

Tổng

9
65,89

b. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong phạm vi luận văn
Ảnh hưởng của các hoạt động công nghiệp
Theo bản đồ quy khu công nghiệp tỉnh Vĩnh Phúc đến năm 2020, diện tích các
khu cơng nghiệp dự kiến là 9.151 ha, trong đó lưu vực sơng Phan có 4.687 ha chiếm
51,22%. Trong tương lai công nghiệp tỉnh tập trung nhiều nhà máy với nhiều loại

hình hoạt động khác nhau: thực phẩm, cơ khí, luyện kim, chế tạo máy, thiết bị, dệt
may, bao bì, hố chất, chất dẻo, cao su…
Như vậy, về khối lượng và thành phần chất thải công nghiệp sẽ có những thay
đổi nhất định. Tuy nhiên, việc kiểm sốt xử lý chất ơ nhiễm trước khi thải vào môi
12


trường của các khu công nghiệp nếu được thực hiện nghiêm ngặt theo quy định thì
sẽ giảm được đáng kể những tác động xấu đến mơi trường nói chung, đặc biệt là
mơi trường nước sơng Phan nói riêng.

Hình 1.2.Sơng Phan đoạn chảy qua cầu Vật Cách xã Đồng Cương, huyện Yên Lạc - nguồn
cung cấp nước tưới cho nông nghiệp ở Vĩnh Phúc

Ảnh hưởng của đơ thị hóa và gia tăng dân số
Tỷ lệ dân số đơ thị tồn tỉnh Vĩnh Phúc có xu hướng tăng dần từ nay đến năm
2020. Theo quy hoạch chung xây dựng đô thị Vĩnh Phúc đến năm 2030 và tầm nhìn
đến năm 2050 do Sở Xây dựng tỉnh Vĩnh Phúc và cơ quan tư vấn Nhật Bản
NIKKEN SEKKEI CIVIL ENGINEERING lập năm 2010, dân số đô thị tỉnh Vĩnh
Phúc sẽ đạt 1 triệu người so với tổng số 1,8 triệu toàn tỉnh vào năm 2030. Với sự
hình thành đơ thị Vĩnh Phúc có khơng gian mở rộng từ thành phố Vĩnh Yên đến thị
xã Phúc Yên, nhiều làng khu vực nông thôn thuộc các huyện Bình Xuyên, Yên Lạc,
Tam Dương, Phúc Yên sẽ trở thành đô thị và dân cư đô thị.
Không chỉ số lượng dân đô thị tăng thêm, nhu cầu sử dụng nước của người
dân cũng tăng lên khi điều kiện sống được cải thiện. Đối với cư dân thành thị nhu
cầu sử dụng hiện tại khoảng 80-100l/ngày, dự báo nhu cầu sử dụng nước vào năm
2020 sẽ tiêu thụ nhiều nước hơn: 120 - 150l/ngày; người dân nông thôn sử dụng 40
- 60l/ngày mỗi ngày hiện tại sẽ tăng lên 80 - 100l/ngày vào năm 2020. Do đó, có thể
ước tính nước cấp sinh hoạt năm 2020 của tỉnh có thể lên đến 49 - 62 triệu m3 mỗi
năm. Với tỷ lệ khoảng 80% lượng nước cấp cho sinh hoạt thì lượng nước thải mỗi

13


năm của tỉnh sẽ đạt 39 - 49 triệu m3. Đây là sức ép lớn từ nước thải sinh hoạt lên hệ
thống sông Phan ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng nước sông.
1.1.2.3. Các nguồn thải nước thải vào lưu vực sông Phan (trong phạm vi nghiên
cứu của Báo cáo)
Nước thải sinh hoạt
Nhìn chung, hầu như nước thải sinh hoạt và sản xuất của các hộ dân, các cơ sở
sản xuất nhỏ lẻ, các làng nghề nằm xen kẽ trong khu dân cư đều xả thải trực tiếp
vào môi trường. Nước thải chảy qua các mương, rãnh xuống các thủy vực xung
quanh và cuối cùng có thể dẫn tới sơng Phan.
Lưu lượng nước thải sinh hoạt thải vào sông Phan phụ thuộc vào các yếu tố
như số dân, mật độ dân số và sự phân bố của các khu dân cư. Với dân số lưu vực
nghiên cứu ước tính khoảng 98.915 người (theo số liệu của các Niên giám thống kê)
và với nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt trung bình khoảng 80 lít/người/ngày, có thể
ước tính được tổng lượng nước thải sinh hoạt đổ vào sông Phan khu vực nghiên cứu
là khoảng 6.330 m3/ngày. Với đặc điểm các khu dân cư tập trung phân bố không
đều trên lưu vực - thưa thớt ở vùng thượng nguồn và đông đúc hơn ở khu vực trung
và hạ lưu, do đó lưu lượng nước thải sinh hoạt ở trung và hạ lưu sông lớn hơn so với
phần thượng lưu sông. Đặc biệt, tại khu vực tập trung đông đúc dân cư là TP. Vĩnh
Yên, lưu lượng thải sẽ tăng đột biến làm thay đổi của một số tính chất nước như:
hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học tăng, nồng độ oxy hịa giảm, hiện
tượng phú dưỡng, các thơng số Coliform, E.coli tăng.
Nước thải công nghiệp
Nước thải từ các cơ sở công nghiệp trên địa bàn đều xả thải trực tiếp vào các
hệ thống kênh rạch, rồi đổ vào sông Phan khơng qua xử lý hoặc có xử lý sơ bộ chưa
đạt TCCP của các Quy chuẩn nước thải hiện hành. Nước thải từ các cơ sở công
nghiệp lại là tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường nước sông Phan.
Lưu lượng nước thải trung bình hàng năm tại các khu công nghiệp là rất lớn.

Hầu hết các khu công nghiệp nằm chủ yếu ở dọc tuyến quốc lộ 2A và tập trung ở
một số huyện, thành phố, thị xã như: Thành phố Vĩnh Yên (KCN Khai Quang),

14