Đánh giá chất lượng nước, tính toán khả năng chịu tải của sông nhuệ đáy trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

NGUYỄN TỒN THẮNG

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC, TÍNH TỐN KHẢ NĂNG
CHỊU TẢI CỦA SÔNG NHUỆ - ĐÁY TRONG BỐI CẢNH
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI, NĂM 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

NGUYỄN TỒN THẮNG

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC, TÍNH TỐN KHẢ NĂNG
CHỊU TẢI CỦA SÔNG NHUỆ - ĐÁY TRONG BỐI CẢNH
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI
CHUYÊN NGÀNH:
MÃ SỐ:

MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC
62440303.

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Lê Văn Thiện
PGS.TS. Trần Hồng Thái

HÀ NỘI, NĂM 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực từ kết quả tham gia thực
hiện đề tài nghiên cứu và luận án. Để thực hiện luận án tôi đã trực tiếp tham gia
vào đề tài nghiên cứu và được chủ trì đồng ý để phục vụ cho luận án của tôi như
là kết quả đào tạo của đề tài. Một số kết quả đã được chúng tơi cơng bố trên tạp
chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý của đồng tác giả phù hợp với các quy
định hiện hành.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này và các kết quả
nghiên cứu trình bày trong luận án của mình.
Tác giả luận án

Nguyễn Toàn Thắng


LỜI CẢM ƠN
Hồn thành luận án này, tơi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
PGS.TS. Lê Văn Thiện, người đã trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo tận tình, cho tơi
những kiến thức bổ ích trong q trình thực hiện luận án.
Tôi cũng xin đặc biệt gửi lời cảm ơn PGS.TS. Trần Hồng Thái đã giúp đỡ
và hỗ trợ tôi rất nhiều và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt q trình

nghiên cứu luận án. Tơi cũng nhận được sự động viên và giúp đỡ tận tình của các
thầy cơ, các anh chị và các bạn trong nhóm nghiên cứu tại Bộ mơn Thổ nhưỡng
và Mơi trường đất, Khoa Môi trường, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ qúy
báu đó.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới sự giúp đỡ, động viên của gia đình và bạn
bè trong quá trình học tập và thực hiện luận án này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Toàn Thắng


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG.................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................... ix
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ xiii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................. 2
4. Những đóng góp mới ................................................................................ 2
5. Cấu trúc của luận án .................................................................................. 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................... 4

1.1. Tổng quan các nghiên cứu về môi trường nước lưu vực sông Nhuệ Đáy ................................................................................................................ 4
1.1.1. Xây dựng và ban hành cơ chế chính sách, thể chế.........................................4
1.1.2. Nghiên cứu về quản lý sử dụng hợp lý tài nguyên nước của lưu vực sơng .5
1.1.3. Nghiên cứu về kiểm sốt ơ nhiễm trên lưu vực..............................................6
1.1.4. Nghiên cứu áp dụng các mơ hình mơ phỏng để phân tích đánh giá hiện
trạng, dự báo và đề xuất các giải pháp quản lý bền vững ........................................7
1.2. Tổng quan về cơ sở khoa học của phương pháp đánh giá khả năng tự
làm sạch dựa vào các quá trình trong nước sơng. ......................................... 8
1.2.1. Các khái niệm....................................................................................................8
1.2.2. Nước sơng và các q trình xảy ra trong nước sơng ......................................9
1.2.3. Vai trị của oxy trong q trình tự làm sạch (TLS) nước sơng................... 10
1.2.4. Vai trị của vi khuẩn trong q trình TLS nước sơng ................................. 10
1.2.5. Vai trị của hệ động thực vật thủy sinh trong quá trình TLS nước sơng.... 11
1.2.6. Vai trị của các q trình xáo trộn, lắng đọng trong q trình TLS nước
sơng ........................................................................................................................... 14
1.3. Tổng quan cơ sở lý thuyết các mơ hình mơ phỏng dịng chảy, thủy lực
và khuếch tán. ............................................................................................. 14
1.3.1. Cơ sở lý thuyết mơ hình mưa – dịng chảy (NAM) .................................... 14
1.3.2. Cơ sở lý thuyết mơ hình diễn tốn thủy lực (mơ đun thủy lực) ................. 16
1.3.3. Cơ sở lý thuyết mơ hình chất lượng nước.................................................... 17
1.4. Tổng quan các nghiên cứu về ngưỡng chịu tải và khả năng tự làm sạch
của môi trường nước sông .......................................................................... 20
1.4.1. Các nghiên cứu ngoài nước .......................................................................... 20
1.4.2. Các nghiên cứu ứng dụng trong nước .......................................................... 25


CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG .................................................. 29
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................ 29
2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ........................................................... 29
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 29

2.1.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 29
2.1.3. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 29
2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 31
2.2.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu ...................................................... 31
2.2.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa ...................................................... 31
2.2.3. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm ......................................... 32
2.2.4. Phương pháp sử dụng mơ hình tốn để tính tốn chất lượng nước, khả
năng tự làm sạch trong bối cảnh BĐKH và kịch bản phát triển KT-XH ............ 32
2.2.5. Phương pháp đánh giá ngưỡng chịu tải dựa vào tải lượng chất ô nhiễm .. 37
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................... 45
3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu ............ 45
3.1.1. Đặc điểm tự nhiên.......................................................................................... 45
3.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội................................................................................. 55
3.1.3. Mục tiêu, chiến lược phát triển KTXH tại các địa phương ........................ 60
3.2. Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ Đáy .............................................................................................................. 61
3.2.1. Hệ thống công trình thủy lợi ......................................................................... 61
3.2.2. Nhu cầu sử dụng nước trong lưu vực ........................................................... 65
3.3. Đánh giá hiện trạng môi trường nước LVS Nhuệ - Đáy ...................... 67
3.3.1. Đánh giá các nguồn thải gây ô nhiễm môi trường sông Nhuệ - sông Đáy 67
3.3.2. Diễn biến chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy .............................................. 68
3.4. Dự báo ngưỡng chịu tải của LVS Nhuệ - Đáy trong bối cảnh BĐKH
theo kịch bản phát triển KT-XH ................................................................. 80
3.4.1. Áp dụng mơ hình NAM khôi phục số liệu biên đầu vào cho mô hình thủy
lực và chất lượng nước ............................................................................................ 80
3.4.2. Áp dụng mơ hình MIKE 11 tính tốn thủy lực lưu vực sơng Nhuệ sơng
Đáy ............................................................................................................................ 83
3.4.3. Áp dụng mơ hình MIKE 11 tính tốn chất lượng nước lưu vực sơng Nhuệ
sơng Đáy ................................................................................................................... 95
3.4.4. Đánh giá Đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước của LVS
Nhuệ - Đáy.............................................................................................................. 109

3.5. Đánh giá khả năng tự làm sạch dựa vào q trình của sơng .............. 129
3.6. Phân tích, đánh giá tổng hợp và dự báo ngưỡng/sức chịu tải của LVS
Nhuệ - Đáy. ............................................................................................... 134
3.6.1. Phân tích, đánh giá tổng hợp ngưỡng/sức chịu tải nước sông.................. 134


3.6.2. Đánh giá và dự báo ngưỡng/sức chịu tải nước sông ................................. 136
3.7. Đề xuất các giải pháp quản lý, bảo vệ mơi trường và khắc phục tình
trạng ơ nhiễm LVS Nhuệ - Đáy ................................................................ 139
3.7.1. Đề xuất các giải pháp quản lý và bảo vệ môi trường ................................ 139
3.7.2. Đề xuất các giải pháp khắc phục tình trạng ơ nhiễm ................................ 143
Kết luận ..................................................................................................... 148
Kiến nghị ................................................................................................... 150
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ.............. 1
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ..................................................................... 1
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 1
Tiếng Việt ..................................................................................................... 1
Tiếng Anh ..................................................................................................... 8
PHỤ LỤC.................................................................................................... 10


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình của nước sông ..................................... 9
Bảng 2.1: Phạm vi lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy .............................................. 30
Bảng 2.2: Các phương pháp phân tích áp dụng trong nghiên cứu ....................... 32
Bảng 2.3: Danh sách các trạm thủy văn trên lưu vực sơng Nhuệ, sơng Đáy có sử
dụng số liệu lưu lượng ......................................................................................... 35
Bảng 2.4: Các trạm đo mưa và bốc hơi được sử dụng để tính tốn dự báo thủ văn
cho các trạm thượng nguồn hệ thống sơng Đáy, sơng Hồng Long .................... 36
Bảng 2.5: Thời gian và mục đích sử dụng số liệu tại các trạm thủy văn trên lưu

vực sông Nhuệ - Đáy ........................................................................................... 36
Bảng 2.6: Trọng số của các trạm mưa cho thượng nguồn sơng Hồng Long - tính
theo phương pháp đa giác Thiessen ..................................................................... 36
Bảng 2.7: Trọng số của các trạm mưa cho thượng nguồn sông Đáy - tính theo
phương pháp đa giác Thiessen ............................................................................. 36
Bảng 2.8: Cơng thức tính tốn tải lượng ơ nhiễm đưa vào nước sơng................. 41
Bảng 3.1: Phân phối dịng chảy năm các trạm thuộc lưu vực sông Đáy.............. 49
Bảng 3.2: Đặc trưng mực nước trạm Hà Nội khi có hồ ....................................... 50
Bảng 3.3: Mực nước trung bình tháng nhiều năm thời kỳ mùa kiệt tại một số vị
trí trên sơng Nhuệ ................................................................................................. 51
Bảng 3.4: Số dân các tỉnh trong LVS Nhuệ- Đáy ................................................ 55
Bảng 3.5: Giá trị sản xuất Công nghiệp - TTCN tại các tỉnh ............................... 56
Bảng 3.6: Giá trị sản xuất nông nghiệp của các tỉnh trong LVS Nhuệ Đáy qua các
năm ....................................................................................................................... 57
Bảng 3.7: Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chủ yếu. ................. 58
Bảng 3.8: Diễn biến đàn gia súc trong lưu vực .................................................... 58
Bảng 3.9: Hiện trạng rừng có đến 31/12/2015 phân theo địa phương ................. 59
Bảng 3.10: Tình hình sản xuất thủy sản các tỉnh LVS sông Nhuệ - Đáy ............ 60
Bảng 3.11: Một số chỉ tiêu KTXH chính của các tỉnh thành phố lưu vực sông
Nhuệ - sông Đáy định hướng thời kỳ 2020-2030 ................................................ 61
Bảng 3.12: Tổng hợp nhu cầu dùng nước cho các hộ sử dụng nước chính thời kỳ
2012-2014 (m3) .................................................................................................... 65
Bảng 3.13: Kết quả thống kê số nguồn thải và loại hình trên LVS Nhuệ - Đáy đến
năm 2015 .............................................................................................................. 67


Bảng 3.14: Tình hình xử lý cơ sở ơ nhiễm môi trường nghiêm trọng theo Quyết
định số 64/2003/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ........................................... 67
Bảng 3.15: Các cơ sở gây ơ nhiễm môi trường nghiêm trọng mới phát sinh ...... 68
Bảng 3.16: Giá trị các thơng số mơ hình mưa- dịng chảy (NAM)...................... 81

Bảng 3.17: Kết quả hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mơ hình mưa - dịng chảy............ 82
Bảng 3.18: Phân tích hiệu quả và sai số của hiệu chỉnh mơ hình ........................ 86
Bảng 3.19: Phân tích hiệu quả và sai số của kiểm nghiệm mơ hình .................... 91
Bảng 3.20: So sánh kết quả tính tốn và thực đo một số chỉ tiêu chất lượng nước
trên sông Đáy, tháng 5/2014 .............................................................................. 104
Bảng 3.21: So sánh kết quả tính tốn và thực đo một số chỉ tiêu chất lượng nước
trên sông Nhuệ, tháng 5/2014 ............................................................................ 104
Bảng 3.22: So sánh kết quả tính tốn và thực đo một số chỉ tiêu chất lượng nước
trên sông Đáy, tháng 5/2015 .............................................................................. 108
Bảng 3.23: So sánh kết quả tính tốn và thực đo một số chỉ tiêu chất lượng nước
trên sông Nhuệ, tháng 5/2015 ............................................................................ 108
Bảng 3.24: Phân đoạn sơng nghiên cứu tính tốn khả năng .............................. 109
Bảng 3.25: Phần trăm diện tích chiếm dụng của từng đoạn sông tiếp ............... 111
Bảng 3.26: Thống kê các đoạn sơng và vị trí trong mơ hình tốn đã thiết lập .. 116
Bảng 3.27: Số liệu lưu lượng nước sông............................................................ 116
Bảng 3.28: Tổng tải lượng ô nhiễm đầu vào ước tính theo các đoạn sơng ........ 117
Bảng 3.29: Tổng tải lượng ơ nhiễm ước tính theo các đoạn sơng ..................... 119
Bảng 3.30: Tổng tải lượng ơ nhiễm ước tính theo các đoạn sông ..................... 120
Bảng 3.31: Số liệu lưu lượng thải đối với từng đoạn sông ................................ 121
Bảng 3.32: Tải lượng ô nhiễm tối đa cho LVS Nhuệ - Đáy theo mục đích sử dụng
B1 tưới tiêu thủy lợi (kg/ngày) .......................................................................... 122
Bảng 3.33: Tải lượng ô nhiễm tối đa cho đoạn sơng Nhuệ sơng Đáy theo mục
đích sử dụng B2 cho giao thơng thủy và các mục đích khác (kg/ngày) ............ 123
Bảng 3.34: Tải lượng ô nhiễm tối đa cho đoạn sơng Nhuệ sơng Đáy theo mục
đích sử dụng A2 cho cấp nước sinh hoạt có áp dụng cơng nghệ xử lý phù hợp
(kg/ngày) ............................................................................................................ 124
Bảng 3.35: Khả năng tiếp nhận nước thải của đoạn sông Nhuệ sông Đáy theo
mục đích sử dụng B1 tưới tiêu thủy lợi (kg/ngày) ............................................. 125
Bảng 3.36: Khả năng tiếp nhận nước thải của đoạn sơng Nhuệ sơng Đáy theo
mục đích sử dụng B2 cho giao thơng và các mục đích sử dụng khác (kg/ngày)126

Bảng 3.37: Khả năng tiếp nhận nước thải của đoạn sơng Nhuệ sơng Đáy theo
mục đích sử dụng A2 cho nước cấp sinh hoạt có áp dụng cơng nghệ xử lý phù
hợp (kg/ngày) ..................................................................................................... 128
Bảng 3.38: Khả năng tự làm sạch chất ơ nhiễm dựa vào mơ hình của từng đoạn
trên sông Nhuệ sông Đáy ................................................................................... 130
Bảng 3.39: Dự báo tổng lượng nước thải LVS Nhuệ - sông Đáy ...................... 137
Bảng 3.40: Dự báo tải lượng chất ô nhiễm các nguồn thải chính trong LVS Nhuệ
- Đáy đến năm 2020 và 2030 được xử lý 80%................................................... 138


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ chuyển hố giữa các hợp phần trong các quá trình sinh học ..... 19
Hình 1.2: Phân chia đoạn sông để xác định tải lượng ô nhiễm tối đa theo ngày
TMDLs trong lưu vực sông Coosa....................................................................... 23
Hình 2.1: Sơ đồ cách tiếp cận thực hiện của đề tài luận án. ................................ 33
Hình 3.1: Phân bố dịng chảy trung bình tháng (m3/s) - trạm .............................. 47
Hình 3.2: Phân bố dịng chảy trung bình tháng (m3/s) - trạm .............................. 47
Hình 3.3: Bản đồ vị trí các điểm quan trắc trên LVS Nhuệ - Đáy ....................... 69
Hình 3.4: Giá trị DO trên sông Nhuệ giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ................... 70
Hình 3.5: Giá trị DO trên sơng Đáy giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ..................... 70
Hình 3.6: Giá trị DO trên sông khác thuộc LVS Nhuệ - Đáy giai đoạn 2011T7/2015 ................................................................................................................ 71
Hình 3.7: Giá trị DO trên sơng nội thành giai đoạn 2011- tháng 7/2015............. 71
Hình 3.8: Giá trị BOD5 trên sông Nhuệ giai đoạn 2011- tháng 7/2015 .............. 72
Hình 3.9: Giá trị BOD5 trên sơng Đáy giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ................. 72
Hình 3.10: Giá trị BOD5 trên sơng khác giai đoạn 2011- tháng 7/2015 .............. 72
Hình 3.11: Giá trị BOD5 trên sông nội thành giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ....... 73
Hình 3.12: Giá trị COD trên sơng Nhuệ giai đoạn 2011- tháng 7/2015 .............. 74
Hình 3.13: Giá trị COD trên sông Đáy giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ................ 74

Hình 3.14: Giá trị COD trên sơng khác giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ............... 74
Hình 3.15: Giá trị COD trên sông nội thành giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ........ 75
Hình 3.16: Giá trị NH4+ trên sơng Nhuệ giai đoạn 2011- tháng 7/2015 .............. 75
Hình 3.17: Giá trị NH4+ trên sơng Đáy giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ................ 76
Hình 3.18: Giá trị NH4+ trên sông khác giai đoạn 2011- tháng 7/2015................ 76
Hình 3.19: Giá trị NH4+ trên sơng nội thành giai đoạn 2011- tháng 7/2015 ........ 76
Hình 3.20: Diễn biến chỉ số WQI trung bình năm trên sơng Nhuệ...................... 77
Hình 3.21: Diễn biến chỉ số WQI trung bình năm trên sơng Đáy........................ 78
Hình 3.22: Bản đồ chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy năm 2015. ....................... 78
Hình 3.23: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình mưa – dòng chảy
với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Hưng Thi, năm 1973-1975 .......................... 82
Hình 3.24: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình mưa – dòng chảy
với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Ba Thá, năm 1976-1978 .............................. 82
Hình 3.25: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình mưa – dòng
chảy với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Hưng Thi, năm 1976-1977 ................. 83


Hình 3.26: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình mưa – dịng
chảy với số liệu lưu lượng thực đo, trạm Ba Thá, năm 1972-1973 ..................... 83
Hình 3.27: Sơ đồ mặt cắt hệ thống sông Nhuệ - Đáy sử dụng để tính tốn trong 85
Hình 3.28: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn toán MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Hà Nội mùa kiệt 11/2010 đến tháng 5/201187
Hình 3.29: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn tốn MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Hưng Yên tháng 11/2010 đến tháng 5/201187
Hình 3.30: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn tốn MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Phủ Lý tháng 11/2011 đến tháng 5/2012 .... 88
Hình 3.31: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn tốn MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Ninh Bình tháng 11/2011 đến tháng 5/201288
Hình 3.32: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn tốn MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Hà Nội mùa kiệt 11/2012 đến tháng 5/201389

Hình 3.33: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn tốn MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Hưng Yên mùa kiệt 11/2012 đến tháng
5/2013................................................................................................................... 89
Hình 3.34: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn tốn MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Phủ Lý mùa kiệt 11/2012 đến tháng 5/201390
Hình 3.35: So sánh giữa kết quả tính tốn hiệu chỉnh mơ hình diễn tốn MIKE 11
với số liệu mực nước thực đo, trạm Ninh Bình tháng mùa kiệt 11/2012 đến ...... 90
Hình 3.36: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn tốn MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Hà Nội mùa kiệt 11/2013 đến tháng
5/2014................................................................................................................... 91
Hình 3.37: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn toán MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Hưng Yên mùa kiệt 11/2013 đến tháng
5/2014................................................................................................................... 92
Hình 3.38: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn toán MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Phủ Lý mùa kiệt 11/2013 đến tháng
5/2014................................................................................................................... 92
Hình 3.39: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn tốn MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Ninh Bình mùa kiệt 11/2013 đến tháng
5/2014................................................................................................................... 93
Hình 3.40: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn tốn MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Hà Nội mùa kiệt 11/2014 đến tháng
5/2015................................................................................................................... 93


Hình 3.41: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn tốn MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Hưng Yên mùa kiệt 11/2014 đến tháng
5/2015................................................................................................................... 94
Hình 3.42: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn tốn MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Phủ Lý mùa kiệt 11/2014 đến tháng
5/2015................................................................................................................... 94

Hình 3.43: So sánh giữa kết quả tính tốn kiểm nghiệm mơ hình diễn tốn MIKE
11 với số liệu mực nước thực đo, trạm Ninh Bình mùa kiệt 11/2014 đến tháng
5/2015................................................................................................................... 95
Hình 3.44: Sơ đồ mặt cắt tính tốn chất lượng nước lưu vực sơng Nhuệ - Đáy .. 97
Hình 3.45: Sơ đồ thủy lực thiết lập trong mơ hình MIKE 11 .............................. 99
Hình 3.46: Bản đồ vị trí các điểm quan trắc trên LVS Nhuệ - Đáy ................... 100
Hình 3.47: Kết quả tính tốn hiệu chỉnh nồng độ DO với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Đáy, tháng 5/2014 ................................................................. 101
Hình 3.48: Kết quả tính tốn hiệu chỉnh nồng độ DO với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2014 ............................................................... 101
Hình 3.49: Kết quả tính tốn hiệu chỉnh nhiệt độ với số liệu thực đo tại một số vị
trí trên sơng Đáy, tháng 5/2014 .......................................................................... 101
Hình 3.50: Kết quả tính tốn hiệu chỉnh nhiệt độ với số liệu thực đo tại một số vị
trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2014 ........................................................................ 102
Hình 3.51: Kết quả tính tốn hiệu chỉnh nồng độ BOD với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Đáy, tháng 5/2014 ................................................................. 102
Hình 3.52: Kết quả tính tốn hiệu chỉnh nồng độ BOD với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2014 ............................................................... 102
Hình 3.53: Kết quả tính toán hiệu chỉnh nồng độ NH4+ với số liệu thực đo tại
một số vị trí trên sơng Đáy, tháng 5/2014 .......................................................... 103
Hình 3.54: Kết quả tính tốn hiệu chỉnh nồng độ NH4+ với số liệu thực đo tại
một số vị trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2014 ........................................................ 103
Hình 3.55: Kết quả tính tốn kiểm định nồng độ DO với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Đáy, tháng 5/2015 ................................................................. 105
Hình 3.56: Kết quả tính tốn kiểm định nồng độ DO với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2015 ............................................................... 105
Hình 3.57: Kết quả tính tốn kiểm định nhiệt độ với số liệu thực đo tại một số vị
trí trên sơng Đáy, tháng 5/2015 .......................................................................... 106

Hình 3.58: Kết quả tính tốn kiểm định nhiệt độ với số liệu thực đo tại một số vị
trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2015 ........................................................................ 106
Hình 3.59: Kết quả tính toán kiểm định nồng độ BOD với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Đáy, tháng 5/2015 ................................................................. 106
Hình 3.60: Kết quả tính tốn kiểm định nồng độ BOD với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2015 ............................................................... 107
Hình 3.61: Kết quả tính tốn kiểm định nồng độ NH4+ với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Đáy, tháng 5/2015 ................................................................. 107
Hình 3.62: Kết quả tính tốn kiểm định nồng độ NH4+ với số liệu thực đo tại một
số vị trí trên sơng Nhuệ, tháng 5/2015 ............................................................... 107
Hình 3.63: Sơ đồ phân đoạn sông đánh giá khả năng ........................................ 113
Hình 3.64: Biến đổi lượng mưa bình quân lưu vực tính đến trạm thủy văn Ba Thá
năm 2020 theo kịch bản BĐKH RCP4.5 ........................................................... 115
Hình 3.65: Biến đổi lượng mưa bình qn lưu vực tính đến trạm thủy văn Ba Thá
năm 2030 theo kịch bản BĐKH RCP4.5 ........................................................... 115
Hình 3.66: Tải lượng các chất ơ nhiễm ước tính tại các đoạn sơng ................... 118
Hình 3.67: Diễn biến lưu lượng thải của đoạn sơng tiếp nhận nước thải .......... 121
Hình 3.68: Diễn biến nồng độ DO trên .............................................................. 133
Hình 3.69: Diễn biến nồng độ BOD5 trên .......................................................... 133
Hình 3.70: Diễn biến nồng độ NO3- trên ............................................................ 134
Hình 3.71: Diễn biến nồng độ NH4+ trên ........................................................... 134


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AD
ASPT

Truyền tải- Khuếch tán
Chỉ số đa dạng sinh học

BOD

Nhu cầu ơxy sinh hóa

BVMT

Bảo vệ mơi trường

CCN
COD
CWA

Cụm cơng nghiệp
Nhu cầu ơxy hóa học
Luật nước sạch (Clean Water Act)

EC
EIR

Độ dẫn điện
Báo cáo và thông tin môi trường

FAO
HD

Tổ chức Nông Lương thế giới
Thủy động lực

HSTTV
IBI

Hệ sinh thái thủy vực
Chỉ số tổ hợp sinh học

INEST
KCN
LA
LVS
NPDES

Viện Khoa học công nghệ và Môi trường
Khu công nghiệp
Nguồn thải diện (Load Allocation)
Lưu vực sông
Hệ thống giới hạn xả thải chất ô nhiễm quốc gia (National
Pollutant Discharge Elimination System)
TLS
Tự làm sạch
TMDL
Tổng tải lượng tối đa theo ngày (Total Maximum Daily Load)
TN
Tổng nitơ
TP
Tổng phốt pho
TSS
Tổng chất rắn lơ lửng
TN&MT
Tài nguyên và Môi trường
TTTVKTTV-MT Trung tâm Tư vấn Khí tượng Thủy văn và Mơi trường
US EPA

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (United States
Environmental Protection Agency)
VKHKTTVMT
Viện Khoa họa Khí tượng Thủy văn và Mơi trường
WHO
Tổ chức Y tế thế giới
WLA
Nguồn thải điểm (Wasteload Allocation)
WQI
Chỉ số Chất lượng nước
WQS
Tiêu chuẩn chất lượng nước (Water Quality Standard)


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lưu vực sơng Nhuệ - sông Đáy nằm ở hữu ngạn sông Hồng với diện tích tự
nhiên khoảng 7.665 km2, với dân số năm 2015 gần 12 triệu người (Tổng Cục thống
kê, 2015 [69]), mật độ dân số trung bình khoảng 1.160 người/km2. Lưu vực có tọa độ
địa lý từ 200 - 21020' vĩ độ Bắc và 1050 - 106030' kinh độ Đông, bao gồm các tỉnh,
thành phố sau: Hịa Bình, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định và Ninh Bình.
Trong những năm gần đây, tình hình phát triển kinh tế - xã hội trong lưu vực
sông Nhuệ - sông Đáy diễn ra rất mạnh mẽ, các tỉnh trong lưu vực hàng năm đóng
góp vào ngân sách hàng trăm tỷ đồng, góp phần nâng cao đời sống cho người dân,
giải quyết công ăn việc làm cho một số lượng lớn người lao động. Tuy nhiên, ngồi
những lợi ích mang lại thì tình trạng ơ nhiễm do những mặt trái của các hoạt động
trên gây ra đang ở mức báo động. Mơi trường nói chung và mơi trường nước nói
riêng trong khu vực đang bị ô nhiễm nghiêm trọng gây ảnh hưởng đến sức khỏe
người lao động, dân cư cũng như đến hệ sinh thái cảnh quan trong vùng. Tính trung
bình tổng lượng nước thải của các tỉnh, thành phố thuộc lưu vực sông gồm nước thải

sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, y tế đổ vào khoảng 621.000 m3/ngày đêm.
Nhưng phần lớn lượng nước thải chưa được xử lý đã và đang gây ô nhiễm nghiêm
trọng nguồn nước lưu vực sông này. Trên lưu vực sơng Nhuệ - sơng Đáy có khoảng
1.982 nguồn thải. Trong đó có 1.662 nguồn thải là cơ sở sản xuất, kinh doanh; 39
nguồn thải là khu công nghiệp, cụm công nghiệp; 137 cơ sở y tế và 144 làng nghề
(Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ-sông Đáy, 2017 [66]). Qua phân tích
tình hình quan trắc chất lượng nước, thu thập và xử lý thông tin môi trường tại các cơ
quan như: Sở Tài nguyên và Môi trường của các tỉnh nằm trên lưu vực sông Nhuệ sông Đáy, các trung tâm thông tin địa chất, lâm nghiệp, các trung tâm viễn thám
thuộc các Bộ/ngành và các địa phương... có thể thấy chất lượng nước sơng Nhuệ,
Đáy bị ô nhiễm cao với các chỉ số DO, COD, BOD5, NH4+, Coliform đều vượt nhiều
lần tiêu chuẩn cho phép. Diến biến của tình trạng ơ nhiễm khơng có dấu hiệu được
cải thiện mà còn tăng lên.
Mặt khác, nhu cầu sử dụng nước ngày càng cao và mở rộng do sự phát triển KT
- XH và trong bối cảnh thay đổi lưu lượng nước do biến đổi khí hậu, nguồn nước lưu
vực này khơng những phải đáp ứng mục đích sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất mà
còn đòi hỏi nguồn nước để duy trì hệ sinh thái, pha lỗng để hạn chế ô nhiễm nguồn
nước trước khi tập trung đổ vào lưu vực. Điều này đòi hỏi cần kiểm kê các nguồn
1


thải, đánh giá diễn biến môi trường, nhất là môi trường nước mặt, xác định tải lượng
và thành phần nước thải, từ đó các chỉ tiêu giới hạn về an tồn mơi trường sẽ được
xác định và sử dụng làm cơ sở cho tính tốn khả năng chịu tải của mơi trường cũng
như các ngưỡng an tồn cho mơi trường nước tại lưu vực sông.
Xuất phát từ các căn cứ trên đề tài luận án "Đánh giá chất lượng nước, tính

tốn khả năng chịu tải của sơng Nhuệ - Đáy trong bối cảnh biến đổi khí
hậu và phát triển kinh tế xã hội” được thực hiện nhằm đánh giá được khả năng
chịu tải của lưu vực sông Nhuệ - Đáy dưới tác động của sự phát triển kinh tế xã hội,
trong bối cảnh biến đổi khí hậu từ đó xây dựng các giải pháp nhằm giảm thiểu, khống

chế mức độ gia tăng ơ nhiễm, xây dựng và hồn chỉnh hệ thống cơ chế, chính sách
nhằm khai thác hợp lý, bảo vệ có hiệu quả nguồn nước, bảo vệ mơi trường và cảnh
quan thiên nhiên lưu vực sông Nhuệ - Đáy.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá được hiện trạng môi trường nước lưu vực sơng Nhuệ - Đáy.
- Tính tốn và dự báo diễn biến chất lượng nước, tải lượng và ngưỡng chịu tải
của LVS Nhuệ - Đáy theo các kịch bản phát triển KT-XH và trong bối cảnh tác động
của BĐKH.
- Đề xuất giải pháp quản lý, bảo vệ và cải thiện môi trường nước trong bối cảnh
BĐKH và kịch bản phát triển KTXH.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Cung cấp cơ sở khoa học đánh giá ngưỡng chịu tải của LVS Nhuệ - Đáy trong
bối cảnh BĐKH và kịch bản phát triển KTXH
- Là căn cứ để có những điều chỉnh về kế hoạch bảo vệ môi trường nước LVS
Nhuệ - Đáy trong bối cảnh BĐKH và kịch bản phát triển KTXH
- Hỗ trợ công tác quản lý, phịng ngừa ơ nhiễm mơi trường nước LVS Nhuệ Đáy.
4. Những đóng góp mới
- Góp phần hồn thiện phương pháp luận nghiên cứu đánh giá ngưỡng chịu tải
của LVS trong bối cảnh BĐKH và phát triển KTXH.
- Đã tính tốn và dự báo ngưỡng chịu tải của LVS Nhuệ - Đáy trong bối cảnh
tác động của BĐKH và kịch bản phát triển KT-XH.
- Đề xuất được định hướng các giải pháp quản lý và bảo vệ môi trường nước
LVS Nhuệ - Đáy.
2


5. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, nội dung chính của Luận án bao
gồm 03 Chương, trong đó:
Chương 1. Tổng quan tài liệu

Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan các nghiên cứu về môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy
Lưu vực sơng Nhuệ - sơng Đáy đóng vị trí quan trọng trong vùng kinh tế trọng
điểm phía Bắc, do đó đã có nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học với nhiều hình
thức từ đề tài cấp nhà nước, các dự án, các báo cáo khoa học của các Viện nghiên
cứu, Trường Đại học đánh giá chất lượng môi trường lưu vực sơng Nhuệ - Đáy và từ
đó cơ sở đề xuất xây dựng các giải pháp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường nước hệ
thống sông này, về tổng quan có thể chia thành các hướng nghiên cứu sau:
1.1.1. Xây dựng và ban hành cơ chế chính sách, thể chế
Trong những năm qua Đảng và Nhà nước đã xây dựng hồn thiện cơ chế chính
sách quản lý các LVS của nước ta. Quốc hội đã ban hành một loạt các đạo luật nhằm
Bảo vệ mơi trường nói chung và mơi trường nước LVS nói riêng như: Luật thuế tài
ngun năm 2009, Luật khoáng sản, Luật thanh tra, Luật xử lý vi phạm hành chính,...
Đặc biệt Luật BVMT (năm 2005 và sửa đổi năm 2014) và Luật Tài nguyên nước (sửa
đổi năm 2012). Đây là các đạo luật quan trọng để thực hiện các chủ trương, chính
sách, pháp luật trong quản lý tổng hợp Tài nguyên nước.
Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 đã được Quốc hội khóa XIII, kỳ họp
thứ 3 thông qua ngày 21/6/2012. Luật Tài nguyên nước 2012 bao gồm nội dung quy
định quản lý LVS như Điều 3, Điều 6, Điều 7, Mục 2,... Nội dung của Luật tài
nguyên nước tập trung vào quản lý, vận hành, quản lý LVS, tuy nhiên các vấn đề liên
quan đến quản lý môi trường LVS như quản lý nguồn thải, xử lý ô nhiễm,... chưa
được quy định.
Ngày 23 tháng 6 năm 2014, tại Kỳ họp thứ 7, Quốc hội khóa XIII đã thông qua
Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13, có hiệu lực thi hành kể từ ngày 01 tháng

01 năm 2015. Luật Bảo vệ môi trường năm 2014 đã dành nhiều nội dung về vấn đề
bảo vệ môi trường nước lưu vực sông với các nội dung được quy định cụ thể trong
Mục 1, Chương VI (từ Điều 52 đến Điều 55), trong đó có những vấn đề mới về quản
lý đã được quy định như việc điều tra, đánh giá sức chịu tải của lưu vực sông, xác
định hạn ngạch xả nước thải vào sông, vấn đề quản lý chất lượng nước và nguồn thải
ra môi trường nước cũng được chú trọng hơn so với Luật bảo vệ môi trường 2005.
Đồng thời, Luật BVMT 2014 phân định trách nhiệm rõ ràng trong BVMT nước sông
giữa UBND cấp tỉnh và Bộ TN&MT.

4


Triển khai thực hiện Quyết định số 25/2014/QĐ-TTg ngày 25 tháng 3 năm
2014 của Thủ tướng Chính phủ về việc quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và
cơ cấu tổ chức của Tổng cục Mơi trường, trong đó thành lập Chi cục BVMT lưu vực
sông Nhuệ - sông Đáy. Đến nay Chi cục đã được thành lập và đi vào hoạt động theo
Quyết định số 1759/QĐ-TCMT ngày 24 tháng 12 năm 2014 về việc quy định chức
năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Chi cục BVMT lưu vực sơng Nhuệ
- sơng Đáy.
Ngồi ra, Bộ Tài nguyên và Môi trường đang tiến hành xây dựng “Chương trình
mục tiêu hỗ trợ xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng thuộc
đối tượng cơng ích giai đoạn 2016-2020” (Chương trình giai đoạn 2016-2020) kế
thừa những kết quả đạt được và tiếp tục triển khai các hoạt động của “Chương trình
mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trường giai đoạn 2012-2015”
(Chương trình giai đoạn 2012-2015). Chương trình giai đoạn 2016-2020 đã tập trung
vào 02 vấn đề chính gồm: xử lý triệt để các bãi rác đang gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng; xử lý, cải tạo và phục hồi môi trường tại các điểm tồn lưu bị ô nhiễm
môi trường nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng do hóa chất BVTV. Đối với nội
dung thu gom, xử lý nước thải từ các đô thị loại II trở lên thuộc ba lưu vực sông
Nhuệ - sông Đáy, sông Cầu và hệ thống sơng Đồng Nai của Chương trình giai đoạn

2012-2015, Bộ Tài nguyên và Môi trường đang đề nghị bổ sung vào Chương trình
giai đoạn 2016-2020.
Bên cạnh đó, Bộ Xây dựng đã trình Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết
định số 223/QĐ-TTg ngày 12 tháng 02 năm 2015 phê duyệt Quy hoạch Quản lý chất
thải rắn lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến năm 2030; Quyết định 681/QĐ-TTg ngày
13 tháng 5 năm 2013 phê duyệt Quy hoạch hệ thống thoát nước và xử lý nước thải
khu vực dân cư, khu công nghiệp thuộc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến năm
2030.
1.1.2. Nghiên cứu về quản lý sử dụng hợp lý tài nguyên nước của lưu vực sông
Các tỉnh trong LVS Nhuệ - Đáy mà đại diện là UBND thành phố Hà Nội năm
2008 xây dựng Đề án tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến
năm 2020, đề án này đã được Thủ tướng chính phủ phê duyệt với định hướng chính
đến năm 2020 sẽ: (i) Hạn chế, giảm thiểu ô nhiễm và suy thối mơi trường lưu vực
sơng Nhuệ - sơng Đáy; từng bước xử lý ô nhiễm, cải thiện, nâng cao chất lượng mơi
trường và chất lượng nước các dịng sơng, tạo hệ thống dòng chảy ổn định, bảo vệ
5


các cơng trình thủy lợi an tồn, bền vững; (ii) Xây dựng và hồn chỉnh hệ thống cơ
chế, chính sách đồng bộ nhằm khai thác hợp lý, sử dụng tiết kiệm và bảo vệ nguồn
nước, môi trường lưu vực sông Nhuệ - sơng Đáy; thiết lập mơ hình quản lý môi
trường lưu vực phù hợp để khai thác, sử dụng bền vững, duy trì cân bằng nguồn
nước, bảo vệ mơi trường và cảnh quan sinh thái, phục vụ có hiệu quả nhu cầu phát
triển kinh tế - xã hội trên toàn lưu vực.
Tác giả Nguyễn Văn Cư và nnk, 2005 [15] đã nghiên cứu các nguyên nhân gây
ô nhiễm môi trường trên lưu vực sơng Nhuệ - sơng Đáy. Nhóm tác giả cũng đã bước
đầu ứng dụng phương pháp mô hình tốn để mơ phỏng diễn biến ơ nhiễm trên hệ
thống sông Nhuệ - sông Đáy
Cục Quản lý Tài nguyên nước và Viện Sinh thái và Môi trường, 2005 [11] đã
thực hiện nghiên cứu “Nhu cầu cấp nước, sử dụng nước và tính kinh tế của tài

nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy” đã xây dựng mối tương quan giữa các
khía cạnh chính của cách tiếp cận kinh tế trong việc quy hoạch phân bổ tài nguyên
nước. Trong nghiên cứu này, tác giả đã xây dựng một quy trình hướng dẫn từng bước
trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nước phù hợp với điều kiện Việt Nam; ứng dụng
thí điểm quy trình này ở lưu vực sơng Nhuệ - sông Đáy ở thời điểm hiện tại và dự
báo trong tương lai; xây dựng các phương pháp đánh giá nhanh khía cạnh kinh tế về
số lượng và chất lượng tài nguyên nước, hỗ trợ cho việc ra quyết định.
1.1.3. Nghiên cứu về kiểm sốt ơ nhiễm trên lưu vực
Trung tâm Tư vấn Khí tượng Thủy văn và Mơi trường, 2009 [65] đã nghiên cứu
cải thiện chất lượng sông Nhuệ - Đáy bằng cách đánh giá sức chịu tải và kiểm kê các
nguồn gây ô nhiễm nghiên cứu này đã đưa phương pháp tiếp cận trong nghiên cứu
sức chịu tải và kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm cũng như lan truyền các chất ô nhiễm
trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy đồng thời cũng đề cập đến các ảnh hưởng đến sức
khỏe do ô nhiễm nguồn nước. Nghiên cứu này đã đánh giá được khả năng chịu tại
thông qua tải lượng được tính tốn thơng qua kịch bản phát triển KTXH, việc đánh
giá thay đổi dòng chảy theo kịch bản BĐKH chưa được xem xét.
Trong những năm qua Tổng Cục môi trường đã xây dựng cổng thông tin giám
sát môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy, công thông tin này đã ứng dụng GIS để
quản lý các đối tượng dữ liệu không gian, cung cấp các bản đồ chun đề, thực hiện
các phép phân tích khơng gian, phân tích mạng lưới,… Cung cấp các số liệu quan
trắc trực tuyến với các thông số như: NH4+, NO2-,... Sử dụng số liệu từ các trạm tự
6


động, các trạm thu mẫu để xây dựng báo cáo đánh giá hàng năm, ngoài ra sử dụng
Camera để giám sát nước tại một số điểm nhạy cảm. Cổng thông tin này cũng xây
dựng bản đồ các nguồn thải với những dữ liệu thông tin về nguồn thải phục vụ cho
cơng tác kiểm sốt các nguồn thải này.
Thành phố Hà Nội đã thực hiện nhiệm vụ “ Khảo sát, lấy mẫu hiện trạng, phân
tích chất lượng các nguồn thải lỏng đổ vào lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy” đối với

607 điểm xả thải trên địa bàn 14 quận, huyện: Bắc Từ Liêm, Nam Từ Liêm, Hà
Đơng, Thanh Trì, Thanh Oai, Thường Tín, Phú Xun; Phúc Thọ, Đan Phượng, Hồi
Đức, Quốc Oai, Chương Mỹ, Ứng Hịa, Mỹ Đức. Ngồi ra, thành phố đã tiếp tục triển
khai thực hiện việc quan trắc, phân tích chất lượng nước sơng Nhuệ, sơng Đáy vào 02 đợt
(mùa mưa và mùa khô) tại 16 điểm trên sông Nhuệ và 20 điểm trên sông Đáy.
1.1.4. Nghiên cứu áp dụng các mơ hình mơ phỏng để phân tích đánh giá hiện
trạng, dự báo và đề xuất các giải pháp quản lý bền vững
Tác giả Trần Hồng Thái và nnk, 2009 [65] đã nghiên cứu “Mô phỏng chất
lượng nước 3 lưu vực sông: Cầu, Nhuệ - Đáy, Sài Gòn - Đồng Nai” thực hiện nghiên
cứu về vấn đề mô phỏng và dự báo chất lượng nước lưu vực sơng Nhuệ và sơng Đáy.
Nhóm tác giả đã ứng dụng mơ hình tốn hiện đại (MIKE11 - Viện Thủy lực Đan
Mạch) áp dụng cho dịng chảy một chiều khơng ổn định để mô phỏng chế độ thủy lực,
diễn biến và dự báo chất lượng nước trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy ứng với các kịch
bản phát triển kinh tế xã hội và xử lý nguồn thải trước khi đổ ra sơng. Từ đó, nhóm tác giả
đã sơ bộ đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong khu vực.
Đánh giá môi trường nước bằng chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và chỉ số đa dạng
sinh học dựa vào thành phần loài cá thu được ở sông Nhuệ và sông Tô Lịch của tác
giả Nguyễn Kiên Sơn, 2005 [34] đã dùng các chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và các chỉ
số đa dạng sinh học α và H’ tính từ số liệu về thành phần loài cá tại các thời điểm và
địa điểm khác nhau để đánh giá mức độ ô nhiễm nước sông Nhuệ và sông Tô Lịch.
Giá trị các chỉ số nêu trên tương ứng với mức độ ô nhiễm của từng đoạn sông.
Các tác giả Nguyễn Thanh Sơn và nnk, 2011 [33] đã nghiên cứu phân tích sự
biến đổi của tài nguyên nước trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy dưới tác động của biến
đổi khí hậu. Trong đó bộ số liệu kịch bản từ nhóm nghiên cứu REMOCLIC được
hiệu chỉnh để phục vụ cho bài toán thủy văn. Số liệu sau khi hiệu chỉnh được đưa vào
mơ hình NAM, được lựa chọn làm cơng cụ chính, và tiến hành phân tích sự biến đổi
các đại lượng thủy văn theo kịch bản cho thời kỳ tương lai 2020, 2050 so với giai đoạn
7

nền từ 1970-1999. Kết quả phân tích cho thấy xu hướng tăng mạnh các hiện tượng cực
đoan, cụ thể dòng chảy lũ tăng mạnh trong khi dòng chảy kiệt giảm.
Như vậy các nghiên cứu với LVS Nhuệ - sông Đáy tập trung vào việc đánh giá
chất lượng nước, sử dụng các mơ hình tốn học tính tốn dịng chảy để bổ sung
nguồn nước vào LVS nhằm giảm sự ô nhiễm, và đặc biệt là nghiên cứu xây dựng
chính sách quản lý đã phần nào đáp ứng nhu cầu quản lý giám sát chất lượng nước
của LVS. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu một cách hệ thống về khả năng tự làm sạch,
sức chịu tải theo các kịch bản phát triển KTXH và bối cảnh BĐKH tại LVS Nhuệ sông Đáy để đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm.
1.2. Tổng quan về cơ sở khoa học của phương pháp đánh giá khả năng tự làm
sạch dựa vào các quá trình trong nước sông.
1.2.1. Các khái niệm
Năng lực môi trường (environmental capacity) được định nghĩa bởi GESAMP
(1986) (Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution) là tính chất của
mơi trường và khả năng thích nghi của nó trong việc điều tiết một hoạt động nào đó mà
khơng gây ra những tác động môi trường không thể chấp nhận được.
Sức tải của môi trường là giới hạn cho phép mà mơi trường có thể tiếp nhận và hấp
thụ các chất gây ô nhiễm (Luật BVMT, 2005).
Ngưỡng chịu tải là lượng chất ơ nhiễm lớn nhất mơi trường nước có thể tiếp nhận
được mà không làm ảnh hưởng đến tiêu chuẩn chất lượng nước (Code of Federal
Regulations, Điều 40, Khoản 130.2 (f) của Hoa Kỳ).
Tóm lại, sức chịu tải của mơi trường nước là khả năng tiếp nhận các loại chất thải tối
đa mà vẫn đáp ứng các yêu cầu chất lượng cho những mục đích sử dụng được quy định tại
khu vực nghiên cứu (duy trì cân bằng sinh thái, đảm bảo các mức chất lượng cho mục đích
tưới tiêu, sinh họat…). Như vậy, theo quan điểm này, sức chịu tải nước sông phụ thuộc
trước hết vào khả năng tự làm sạch tự nhiên của các hệ sinh thái (HST) trong sơng đó. Bên
cạnh đó, khả năng tự làm sạch tự nhiên của HST lại phụ thuộc vào thành phần, cấu trúc và
phân bố của HST.
Ngoài ra dưới đây là một số khái niệm được giới thiệu trong Thông tư số
02/2009/TT-BTNMT quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước:
Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có thể tiếp

nhận được thêm một tải lượng ô nhiễm nhất định mà vẫn bảo đảm nồng độ các chất ô

8


nhiễm trong nguồn nước không vượt quá giới hạn được quy định trong các quy chuẩn, tiêu
chuẩn chất lượng nước cho các mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận.
Mục tiêu chất lượng nước là mức độ chất lượng nước của nguồn nước tiếp nhận cần
phải duy trì để bảo đảm mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận.
Tải lượng ơ nhiễm là khối lượng chất ơ nhiễm có trong nước thải hoặc nguồn nước
trong một đơn vị thời gian xác định.
Tải lượng ô nhiễm tối đa là khối lượng lớn nhất của các chất ơ nhiễm có thể có trong
nguồn nước tiếp nhận mà khơng làm ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng mục tiêu chất
lượng nước của nguồn tiếp nhận.
1.2.2. Nước sơng và các q trình xảy ra trong nước sông
Nước sông là nguồn nước tự nhiên. Trong bảng 1.1 trình bày thành phần hóa
học trung bình của nước sông khi không bị ô nhiễm.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình của nước sơng
Thành phần
2-

CO3
SO42ClSiO2
NO3-

% Trọng lượng

Thành phần
2+

35,2
12,4
5,7
11,7
0,9

Ca
Mg2+
Na+
K+
(FeAl2)O3

% Trọng lượng
20,4
3,4
5,8
2,1
2,7

Nguồn: Đặng Kim Chi và nnk (2005) [13].
Trong nước tự nhiên tồn tại nhiều chất có khả năng tham gia tạo phức. Thí dụ:
sự dư thừa Cl trong nước dẫn tới sự hình thành một số phức chất của Cl, các hợp chất
như Na5P3O10 , EDTA, NTA có trong nước thải thải vào hệ thống nước có khả năng
tạo phức với các ion kim loại như: Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, Co2+, Ni2+…
Các phức kim loại có ảnh hưởng lớn tới thế ơxy hóa khử, cân bằng hòa tan, cân bằng
sinh học trong nước. Bên cạnh đó trong nước cịn có mặt tất cả các chất khí có trong
khí quyển do kết quả của các q trình khuếch tán và đối lưu. Độ hịa tan của các
chất khí phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, áp suất môi trường, nồng độ muối, chiều sâu
của lớp nước và mức độ ơ nhiễm. Trong số các chất khí thì khí ơxy và CO2 có ý nghĩa
lớn nhất cho q trình quang hợp và hơ hấp của các loại sinh vật sống dưới nước. Khi bị ô

nhiễm do tiếp nhận các nguồn xả thải, môi trường nước sông sẽ thay đổi. Trong sơng sẽ
xẩy ra các q trình khống hóa, sinh hóa, lý hóa với sự tham gia của nhiều động thực vật
thủy sinh sinh sống và hoạt động trong thủy vực. Dưới đây sẽ xem xét vai trò của một số
lồi cơ bản thường có mặt trong mơi trường nước sông.
9


1.2.3. Vai trị của ơxy trong q trình tự làm sạch (TLS) nước sơng
Ơxy là loại khí ít hịa tan trong nước và khơng tác dụng hóa học với nước.
Trong nước, ơxy tham gia vào các q trình sau:
Ơxy hóa các chất hữu cơ bằng các vi sinh vật:
Vi sinh vật
(CH2O) + O2

CO2 + H2O

Ơxy hóa các hợp chất ni tơ bằng các vi sinh vật, ví dụ:
NH4+ + 2O2

2H+ + NO3- + H2O

Vi sinh vật

Ơxy hóa cácchất hóa học khác, ví dụ:
4Fe+2 + O2 + 10H2O
2SO3-2 + O2

4Fe(OH)3(r) + 8H+
2SO4-2

Như vậy, việc tham gia các phản ứng hóa học khử các chất ô nhiễm hữu cơ của
lượng ôxy thường xun có trong nước sơng sẽ làm tăng khả năng TLS chất thải gây
ơ nhiễm của nước sơng.
1.2.4. Vai trị của vi khuẩn trong q trình TLS nước sơng
Có mặt trong môi trường nước, vi khuẩn thu năng lượng và tiêu thụ các chất có
trong nước để sinh trưởng thơng qua một số phản ứng ơxy hóa khử mà vi khuẩn làm
trung gian như sau [13]:
{CH2O} + H2O
HCOO-

CO2 + 4H+ + 4eCO2

+ H+ + 2e-

HS- + 4H2O

SO4-2 + 9H+ + 8e-

NH4+ + 3H2O

NO3- + 10H+ + 8e-

FeCO3(R) + 2H2O

FeO(OH)R + HCO3 + 2H+ + e-

Và các phản ứng khử như sau:
O2 + 4H+ + 4eNO3- + 6H+ + 5e-

2H2O

1
N2 + 3H2O
2

10