Nghiên cứu phân vùng môi trường nước trên lưu vực sông vu gia thu bồn đến năm 2030 có xét đến biến đổi khí hậu

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Các kết quả nghiên cứu và
các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và
dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích
dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Vũ Thị Thủy

i


LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu phân vùng môi trường nước trên lưu vực sông Vu gia -Thu
bồn đến năm 2030 có xét đến biến đởi khí hậu” đã hồn thành theo đúng nội dung của
đề cương nghiên cứu, được Hội đồng Khoa học và Đào tạo khoa Thủy văn và Tài nguyên
nước phê duyệt. Luận văn đánh giá chất lượng nước sông Vu gia -Thu bồn đoạn chảy
qua tỉnh Quảng Nam, Thành phố Đà Nẵng và tỉnh Kon Tum, từ đó phân vùng chất lượng
nước và đánh giá mức độ phù hợp giữa chất lượng nước với mục đích sử dụng nguồn
nước cho giai đoạn năm 2016-2035.
Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, phòng Đào tạo
Đại học và Sau đại học khoa khoa Thủy văn và Tài nguyên nước và các Thầy giáo, Cô
giáo khoa Thủy văn và Tài nguyên nước đã tận tình truyền đạt kiến thức về chun mơn
và kinh nghiệm giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học và làm luận văn.
Để có kết quả như ngày hôm nay, tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới tới TS. Nguyễn
Thanh Thủy, PGS.TS Ngô Lê An khoa Thủy văn và Tài nguyên nước, trường Đại học
Thủy Lợi đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và đóng góp các ý kiến q báu trong suốt q
trình thực hiện luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục Môi trường – Bộ Tài ngun & Mơi trường đã nhiệt
tình giúp đỡ cung cấp các thông tin cần thiết cho luận văn.
Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn tới đồng nghiệp, tập thể lớp cao học 25V21

trường Đại học Thủy lợi, cùng tồn thể gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên, khích lệ
để tác giả hồn thành luận văn theo đúng kế hoạch đề ra.
Xin trân trọng cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬN NGỮ ............................................. viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ............................................................ 5
1.1

Khái niệm .......................................................................................................5

1.1.1

Chất lượng nước ..........................................................................................5

1.1.2

Phân vùng môi trường nước ........................................................................6

1.1.3

Biến đổi khí hậu ..........................................................................................8

1.2

Tổng quan nghiên cứu về mơ phỏng chất lượng nước .................................10

1.2.1

Vai trị của mơ hình chất lượng nước trong quản lý chất lượng nước ......10

1.2.2

Một số mô hình trên thế giới .....................................................................11

1.2.3

Các mơ hình và ứng dụng mô phỏng chất lượng nước tại Việt Nam .......16

1.3
1.3.1

Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu ....................................18
Điều kiện tự nhiên .....................................................................................18

1.3.1.1

Vị trí địa lý .....................................................................................................18

1.3.1.2

Đặc điểm địa hình ..........................................................................................19

1.3.1.3

Đặc điểm thổ nhưỡng .....................................................................................20

1.3.1.4

Đặc điểm khí tượng ........................................................................................22

1.3.1.5

Đặc điểm thủy văn..........................................................................................24

1.3.2

Điều kiện kinh tế-xã hội ............................................................................29

1.3.2.1

Điều kiện kinh tế ............................................................................................29

1.3.2.2

Điều kiện xã hội .............................................................................................29

1.4

Hiện trạng chất lượng nước của hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn .............30

1.4.1

Tổng hợp các nguồn thải chính trên lưu vực ............................................30

1.4.1.1 Nhóm nguồn thải sinh hoạt................................................................................30

1.4.1.2 Nhóm nguồn thải nơng nghiệp ..........................................................................31
1.4.1.3 Nhóm nguồn thải cơng nghiệp .........................................................................33
iii


1.4.1.4 Nhóm nguồn thải từ các ngành dịch vụ: ............................................................34
1.4.2

Chất lượng nước của khu vực nghiên cứu ................................................36
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ DỮ LIỆU ............................. 43

Sơ đồ tiếp cận .............................................................................................................43
2.1.1

Mô hình mơ phỏng thủy lực MIKE 11 – HD ............................................46

2.1.2

Mơ hình mơ phỏng chất lượng nước Ecolab .............................................48

2.2

Chỉ số chất lượng nước WQI ........................................................................52

2.2.1

Khái niệm và ý nghĩa của WQI .................................................................52

2.2.2

Cơng thức tính tốn WQI ..........................................................................53

2.2.3

Bảng tiêu chuẩn .........................................................................................57

2.2.4

Trình tự tính tốn chỉ số chất lượng nước WQI ........................................58

2.3
2.3.1

Phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng.....................................58
Chỉ tiêu phân vùng ....................................................................................58

2.3.1.1

Tiêu chí phân đoạn sơ bộ ...............................................................................58

2.3.1.2

Tiêu chí xác định mục đích sử dụng nước .....................................................58

2.3.2
2.4

Phân vùng mơi trường theo mục đích sử dụng nguồn nước .....................59
Dữ liệu và các kịch bản tính tốn .................................................................59

2.4.1

Dữ liệu mơ phỏng thủy văn .......................................................................59

2.4.2

Dữ liệu mô phỏng thủy lực .......................................................................61

2.4.3

Điều kiện ban đầu ......................................................................................66

2.4.4

Dữ liệu mô phỏng chất lượng nước ..........................................................66

2.4.5

Kịch bản BĐKH và nước biển dâng .........................................................69

2.4.5.1

Biến đổi của nhiệt độ trung bình năm theo các kịch bản ...............................69

2.4.5.2

Biến đổi lượng mưa trung bình năm theo các kịch bản .................................70

2.4.5.3

Lựa chọn kịch bản tính tốn ...........................................................................71
TÍNH TỐN PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC

SÔNG VU GIA-THU BỒN THEO CÁC KỊCH BẢN ................................................. 73
iv


3.1

Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình chất lượng nước .....................................73

3.2

Mô phỏng diễn biến chất lượng nước theo các kịch bản phát triển KTXH kết

hợp với BĐKH nước biển dâng .................................................................................77
3.2.1

Kịch bản phát triển KTXH ........................................................................77

3.2.2

Kịch bản phát thải thấp RCP 4.5 ...............................................................87

3.2.3

Kịch bản phát thải cao RCP 8.5 ................................................................91

3.3

Phân vùng chất lượng nước theo các kịch bản tính tốn giai đoạn (2016-

2035)

96
Kết quả phân vùng chất lượng môi trường nước theo chỉ số WQI giai

3.3.1

đoạn 2016-2035 ......................................................................................................96
3.3.2 Phân vùng mơi trường theo mục đích sử dụng nguồn nước .........................98
Đánh giá mức độ phù hợp/khơng phù hợp giữa mục đích sử dụng nước và

3.3.2

chất lượng môi trường nước .................................................................................101
3.3.2.1

Kết quả chất lượng nước theo chỉ số WQI trên các đoạn sông thuộc lưu vực

nghiên cứu ...................................................................................................................101
3.3.2.2

Mức độ phù hợp giữa hiện trạng chất lượng nước và mục đích sử dụng nước

104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 112

v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Đường cong suy giảm oxy Streeter- Phelps .................................................14
Hình 1. 2: Vị trí lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn .........................................................19
Hình 1. 3: Địa hình trên lưu vực Vu Gia – Thu Bồn .....................................................20
Hình 1. 4: Phân bố các loại đất trên lưu vực .................................................................21
Hình 1. 5: Phân bố lượng mưa TBNN trên lưu vực ......................................................24
Hình 1. 6: Phân bố mơ đun dịng chảy trung bình nhiều năm trên lưu vực ..................26
Hình 1. 7: Phân phối dịng chảy năm tại trạm thủy văn Nơng Sơn và Thành Mỹ ........27
Hình 1. 8: Cơ cấu kinh tế tồn vùng năm 2017 ............................................................. 29
Hình 1. 9: Kết quả đo giá trị pH của nước mặt lưu vực sơng Thu Bồn ........................37
Hình 1. 10: Kết quả phân tích hàm lượng TSS trong nước mặt khu vực sông Thu Bồn
.......................................................................................................................................37
Hình 1. 11: Kết quả phân tích BOD5 trong nước mặt tại lưu vực sơng Thu Bồn.........38
Hình 1. 12: Kết quả phân tích giá trị COD trong nước mặt tại lưu vực sơng Thu Bồn 38
Hình 1. 13: Kết quả phân tích Amoni trong nước mặt tại lưu vực sơng Thu Bồn ........39
Hình 1. 14: Kết quả phân tích nồng độ Nitrat trong nước mặt tại lưu vực sông Thu Bồn
.......................................................................................................................................39
Hình 1. 15: Kết quả phân tích nồng độ Nitrit trong nước mặt tại lưu vực sơng Thu Bồn
.......................................................................................................................................40
Hình 1. 16: Kết quả phân tích nồng độ PO43- trong nước mặt tại lưu vực sơng Thu Bồn
.......................................................................................................................................40
Hình 1. 17: Kết quả phân tích hàm lượng dầu mỡ trong nước mặt tại lưu vực sơng Thu
Bồn.................................................................................................................................41
Hình 2. 1: Các bước nghiên cứu ....................................................................................44
Hình 2. 2: Nhánh sơng với các điểm lưới xen kẽ .........................................................47
Hình 2. 3: Q trình dịng chảy Nơng Sơn (Hiệu chỉnh-Kiểm định) ............................ 60
Hình 2. 4: Quá trình dịng chảy Thành Mỹ (Hiệu chỉnh-Kiểm định)............................ 61
Hình 2. 5: Mạng lưới sông lưu vực Vu Gia Thu Bồn được sử dụng trong mơ hình .....64

Hình 2. 6: Sơ đồ tính tốn thủy lực mạng sơng Vu Gia – Thu Bồn .............................. 65
Hình 2. 7: Bản đồ các vị trí lấy mẫu trên dịng chính sơng Vu Gia – Thu Bồn ............69
Hình 3. 1: Kết quả hiệu chỉnhchất lượng nước tại trạm Hội Khách năm 2013 ............. 75
Hình 3. 2: Kết quả hiệu chỉnh chất lượng nước tại trạm Ái Nghĩa năm 2013 .............. 75
vi


Hình 3. 3: Kết quả kiểm định chất lượng nước tại trạm Hội Khách năm 2012 ............ 76
Hình 3. 4: Kết quả kiểm định chất lượng nước tại trạm Ái Nghĩa năm 2012 ............... 77
Hình 3. 5: Bản đồ phân vùng chất lượng nước giai đoạn 2016-2035 theo kịch bản
BĐKH RCP4.5 ..............................................................................................................90
Hình 3. 6: Bản đồ phân vùng chất lượng nước giai đoạn 2016-2035 theo kịch bản
BĐKH RCP 8.5 .............................................................................................................94
Hình 3. 7: Giá trị chất lượng nước theo các kịch bản ................................................... 95
Hình 3. 8: So sánh phân vùng chất lượng nước thời kỳ 1986-2005 và 2016-2035 .... 108
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1: Quy định các giá trị qi, Bpi ...........................................................................54
Bảng 2. 2: Quy định các giá trị BPi và qi đối với DO%bão hòa ........................................56
Bảng 2. 3: Quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH ......................................56
Bảng 2. 4: Phân loại chất lượng nước theo WQI ..........................................................57
Bảng 2. 5: Phân nhóm mục đích sử dụng nước ............................................................. 59
Bảng 2. 6: Bộ thông số mô hình NAM ..........................................................................60
Bảng 2. 7: Thơng số quan trắc nước mặt trên lưu vực giai đoạn 2012-2017 ................68
Bảng 2. 8: Biến đổi nhiệt độ (oC) trên lưu vực ứng các kịch bản .................................70
Bảng 2. 9: Biến đổi lượng mưa (mm) trên lưu vực ứng các kịch bản RCP 4.5 và RCP
8.5 thời kỳ 2016 – 2035 .................................................................................................70
Bảng 2. 10: Thay đổi nhiệt độ trung bình năm (oC) so với thời kỳ cơ sở.....................71
Bảng 2. 11: Mực nước biển dâng theo thời đoạn trong thế kỷ 21 .................................72
Bảng 3. 1: Phân nhóm mục đích sử dụng nước ............................................................. 98
Bảng 3. 2: Phân loại mục đích sử dụng theo giá trị WQI............................................102

Bảng 3. 3: Phương pháp đánh giá mức độ phù hợp ....................................................102

vii


CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬN NGỮ
BOD

Nhu cầu oxy sinh hố

BVMT

Bảo vệ mơi trường

COD

Nhu cầu oxy hố học

DO

Oxy hồ tan

ĐTM

Đánh giá tác động mơi trường

KQPT

Kết quả phân tích

KCN

Khu công nghiệp

KT-XH

Kinh tế - xã hội

LVS

Lưu vực sông

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

QHMT

Quy hoạch môi trường

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

TBVTV

Thuốc bảo vệ thực vật

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TN&MT

Tài nguyên và Môi trường

VG-TB

Vu Gia – Thu Bồn

viii


MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài:

Lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn
Nhận thức được tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường lưu vực sông là gắn
liền với bảo vệ môi trường sống, Quốc Hội và Chính phủ đã ban hành nhiều văn bản
trong đó quy định chi tiết về việc bảo vệ mơi trường lưu vực sông như: Luật Bảo vệ môi
trường (2014), Luật Tài nguyên nước (2012), hệ thống các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
(QCVN), tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) về chất lượng môi trường nước.
Việc quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường lưu vực sông được phân cấp từ trung
ương đến địa phương. Trên cơ sở Quyết định số 1989/QĐ-TTg ngày 01 tháng 11 năm

2010 về danh mục lưu vực sông liên tỉnh và Quyết định số 341/QĐ-BTNMT ngày 23
tháng 3 năm 2012 về Danh mục lưu vực sông nội tỉnh, việc phân cấp quản lý được thực
hiện như sau: các lưu vực sơng liên tỉnh thì Bộ Tài ngun và Mơi trường có trách nhiệm
chỉ đạo, điều phối, các lưu vực sơng nội tỉnh thì các tỉnh chỉ đạo, điều phối.
Luật Bảo vệ môi trường năm 2014, Điều 55 quy định Bộ Tài ngun và Mơi
trường có nhiệm vụ xây dựng và trình Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đề án bảo vệ môi
tường lưu vực sông liên tỉnh. Đây là nhiệm vụ cấp thiết cần sớm triển khai nhằm kiểm
1


sốt gia tăng ơ nhiễm, giải quyết các vấn đề, điểm nóng về ơ nhiễm và tăng cường hợp
tác phối hợp liên tỉnh trong công tác bảo vệ môi trường lưu vực sơng. Vì trong những
năm vừa qua, q trình phát triển kinh tế - xã hội tại các lưu vực sông diễn ra đặc biệt
sôi động, nhất là tại các vùng kinh tế trọng điểm nằm ở khu vực hạ lưu các lưu vực sông
lớn hoặc cửa sông ven biển. Tuy nhiên, chất lượng môi trường nước tại các lưu vực sơng
đang bị suy thối ở nhiều nơi, đặc biệt ở các đoạn sông chảy qua các khu vực đô thị, khu
công nghiệp (KCN), làng nghề. Các con sông thường là nguồn cung cấp nước sinh hoạt
chính cho người dân phía hạ lưu. Đặc biệt người dân ở vùng nơng thơn và những người
có thu nhập thấp thường sử dụng trực tiếp nước sông, hồ bị ô nhiễm, đây là nguyên nhân
gây ra nhiều bệnh tật, tác động trực tiếp đến điều kiện sống, sức khỏe nhân dân và ảnh
hưởng đến điều kiện phát triển kinh tế - xã hội. Tình trạng ơ nhiễm, suy thối chất lượng
nước các sông, suối, kênh, rạch đã được phản ánh nhiều tại các kỳ họp Quốc hội cũng
như trên các phương tiện thông tin đại chúng. Tuy nhiên, cho đến nay, nổi cộm nhất vẫn
là tại các lưu vực sông: Vu Gia - Thu Bồn, sông Cầu, sông Nhuệ - sông Đáy và hệ thống
sơng Đồng Nai. Mặc dù Chính phủ, các Bộ, ngành và địa phương trên các lưu vực sông
đã triển khai nhiều biện pháp nhằm ngăn chặn tình trạng ô nhiễm nhưng đây vẫn là vấn
đề môi trường rất “nóng”.
Thực hiện cơng tác quản lý nhà nước về bảo vệ mơi trường, ngồi việc triển khai
03 Đề án về bảo vệ môi trường lưu vực sông Cầu, sông Nhuệ - Đáy, Đồng Nai, hàng
năm Tổng cục Môi trường tổ chức các đoàn đi kiểm tra, đánh giá việc thực hiện pháp

luật về bảo vệ môi trường tại các lưu vực sông liên tỉnh như lưu vực sông Mã, Vu Gia Thu Bồn, Bắc Hưng Hải. Kết quả cho thấy tại lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn tồn tại
một số vấn đề về chất lượng môi trường nước, phối hợp liên vùng, liên tỉnh trong bảo
vệ môi trường nước đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu.
Vì vậy tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu phân vùng môi trường nước trên
lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đến năm 2030 có xét đến Biến đổi khí hậu”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: "Phân vùng môi trường nước trên lưu vực sơng Vu gia Thu bồn đến năm 2030 có xét đến biến đổi khí hậu".

2


Để đạt được mục tiêu trên, đề tài cần đạt được các mục tiêu sau:
- Đánh giá hiện trạng của lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn trong giai đoạn 2012-2017;
- Phân vùng mơi trường theo mục đích sử dụng nguồn nước có xét đến BĐKH, đánh giá
mức độ phù hợp của chất lượng nước với mục đích sử dụng trong tương lai giai đoạn
2016-2035.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là chất lượng nước sông của hệ thống sông
Vu Gia – Thu Bồn.
Phạm vi của nhiệm vụ là phần diện tích các tỉnh Kon Tum, Quảng Nam và TP.
Đà Nẵng thuộc lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn. Khái niệm phân vùng ở đây được hiểu
là phân vùng (đoạn) trên sông.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đề ra thì hướng tiếp cận của đề tài sẽ là:
-

Tiếp cận cơ sở lý luận cơ bản về khoa học quản lý dự án;

-

Cập nhật các văn bản pháp luật hiện hành và áp dụng (luật, nghị định, …);

-

Tiếp cận thực tế tại khu vực nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu

Một số phương pháp nghiên cứu mà luận văn sử dụng để hoàn thành nội dung nghiên
cứu là:
-

Phương pháp thống kê: Thống kê các kết quả quan trắc, giám sát chất lượng môi
trường nước mặt của các cơ quan, các kết quả nghiên cứu đã được triển khai trên lưu
vực.

3


-

Phương pháp phân tích đánh giá: phân tích, tính tốn dự báo nồng độ các chất ô nhiễm
dựa trên các kết quả đo đạc có sẵn, so sánh với các quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành.
Sử dụng chỉ số chất lượng nước WQI đề đánh giá chất lượng nguồn nước.

-

Phương pháp mơ hình tốn: Ứng dụng các mơ hình tốn để mơ phỏng dịng chảy và
truyền tải chất ơ nhiễm, Sử dụng mơ hình MIKE11 tính tốn diễn biến chất lượng
nước sông

-

Phương pháp GIS: Sử dụng các phần mềm GIS để xây dựng các bản đồ phân vùng
chất lượng nước

4


TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1 Khái niệm
1.1.1 Chất lượng nước
Chất lượng nước là một chỉ tiêu quan trọng có liên quan tới tất cả khía cạnh của
hệ sinh thái và đời sống con người như sức khỏe cộng đồng, sản xuất lương thực, hoạt
động kinh tế và đa dạng sinh học. Theo đó, chất lượng nước cũng là một trong những
cơ sở để đánh giá mức độ đói nghèo, thịnh vượng và trình độ văn hố của một quốc gia.
Xét trên khía cạnh quản lý, chất lượng nước được xác định bởi nhu cầu sử dụng
cuối cùng của nó. Với các mục đích sử dụng nước như: giải trí, câu cá, ăn uống, môi
trường sống cho động thực vật thủy sinh, mức trong sạch của nguồn nước thường đòi
hỏi ở cấp độ cao hơn so với các một số các mục đích khác như đáp ứng nhu cầu cho
hoạt động thủy điện. Do đó, theo nghĩa rộng: Chất lượng nước là bao gồm các nhân tố
vật lý, hóa học và sinh học cần thiết để đảm bảo cho nhu cầu sử dụng (UN/ECE1995).
Hoạt động của con người là nguyên nhân chủ yếu làm suy giảm chất lượng nguồn
nước trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Tăng trưởng dân số, đơ thị hóa
cao, chất thải cơng nghiệp và nguồn bệnh mới cùng sự xâm lấn của nhiều loài sinh vật
là nhân tố then chốt gây ra tình trạng suy thối chất lượng nước. Thậm chí, biến đổi khí
hậu cũng ngày càng ảnh hưởng lớn đến chất lượng nguồn nước. Cùng với đó là những
nguy cơ gây ra do sự thiếu hiểu biết của con người về những tác động tiểm ẩn của tự
nhiên hay chính những chất thải độc hại do con người thải vào môi trường trong tình
trạng hệ thống cơ sở dữ liệu và mạng lưới quan trắc chất lượng nước còn rất thiếu thốn.

Bên cạnh đó, tại các nước đang phát triển, việc khơng xác định được thứ tự ưu tiên đối
với chất lượng nguồn nước, hệ thống quản lý yếu kém và thiếu sự phối hợp trong quá
trình xác định những thách thức về chất lượng nguồn nước đã dẫn tình trạng suy giảm
phân bổ nguồn tài nguyên nước. Vì vậy, việc phân vùng chất lượng nước theo mục đích
sử dụng là rất cần thiết và cấp bách.

5


Bảo đảm chất lượng nước là tối quan trọng đối với sức khỏe của con người và
môi trường. Để đáp ứng cho nhu cầu nước uống và vệ sinh hàng ngày, mỗi người cần
từ 20 đến 40 lít nước sạch, không bị nhiễm các chất nguy hại hoặc vi khuẩn và con số
này sẽ tăng lên đến 50 lít nếu phục vụ cho các nhu cầu về tắm giặt hoặc nấu nướng.
Nhiều nơi trên thế giới, khối lượng nước cung cấp cho sinh hoạt hàng ngày không đáp
ứng được các yêu cầu về chất lượng. Đặc biệt tại các nước đang phát triển, nơi mà tốc
độ đơ thị hóa tăng nhanh đến chóng mặt, đang phải đối diện với thực tế thiếu thốn các
phương tiện xử lý nước thải, dẫn đến tình trạng nguồn nước uống bị nhiễm bẩn và trở
thành căn nguyên chủ yếu của nhiều loại bệnh tật và thương vong.
1.1.2 Phân vùng môi trường nước
Trên thế giới, Quy hoạch môi trường (QHMT) đã được nghiên cứu và thực hiện
thành công ở nhiều quốc gia. Thực chất, QHMT là sự kế thừa, phát triển trên các nguyên
lý cơ bản của kiến trúc cảnh quan, sinh thái học, khoa học sức khỏe, khoa học môi trường
và nhiều ngành khác. Trong đó, một trong những bước khơng thể thiếu được của QHMT
là phân vùng môi trường.
Theo Santos và nnk (2013), phân vùng môi trường được hiểu là một công cụ
quy hoạch khơng gian. Vì vậy, phân vùng mơi trường cần kết hợp các khía cạnh mơi
trường vào quy hoạch khơng gian sao cho các hoạt động của con người phát triển trong
tương lai trong một không gian nhất định là vững chắc, khơng chỉ dưới các góc độ Kinh
tế - xã hội (KT – XH) mà cả môi trường. Qua nghiên cứu và kinh nghiệm thực tiễn về
phân vùng môi trường trên thế giới cho thấy, cơ sở để phân loại vùng môi trường là tổng

hợp của các yếu tố tự nhiên và có thể cả yếu tố KT-XH tại mỗi vùng phụ thuộc vào mục
đích ưu tiên của từng vùng.
Ngoài ra, các khái niệm khá tương đồng với phân vùng mơi trường có thể kể đến
phân vùng sinh thái; phân vùng chức năng sinh thái và phân vùng nhạy cảm mơi
trường… Phân vùng sinh thái là việc phân tích đặc điểm tự nhiên, môi trường, sinh thái
đặc thù của từng vùng để phân thành các vùng sinh thái. Trên cơ sở đó có thể đưa ra các
biện pháp quản lý phù hợp, giữ gìn được hệ sinh thái và môi trường. So với phân vùng
sinh thái, phân vùng chức năng sinh thái đề cao mục tiêu phát triển hơn, đó là tối ưu hóa
hoạt động của con người và việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên trong giới hạn chịu tải
6


mơi trường. Trong khi đó, phân vùng nhạy cảm mơi trường là phân vùng dựa trên tính
dễ bị tổn thương, xuống cấp hoặc không thể hồi phục được của môi trường sinh thái tự
nhiên. Chất lượng môi trường ngày càng suy giảm, áp lực lên môi trường tự nhiên cao,
bản chất dễ bị tổn thương của hệ sinh thái, giá trị sinh thái cao và độc đáo… đều là
những yếu tố cấu thành tính nhạy cảm. Như vậy, phân vùng chức năng sinh thái, phân
vùng nhạy cảm mơi trường… có thể coi là những trường hợp đặc biệt của phân vùng
mơi trường, trong đó thể hiện rõ các mục tiêu bảo vệ, bảo tồn, phát triển hài hịa với mơi
trường.
Ở Việt Nam, Quy hoạch bảo vệ môi trường (QHBVMT) đã được thể chế hóa
trong Luật BVMT năm 2014 và được định nghĩa như sau: “QHBVMT là việc phân vùng
môi trường để bảo tồn, phát triển và thiết lập hệ thống hạ tầng kỹ thuật BVMT gắn với
hệ thống giải pháp BVMT trong sự liên quan chặt chẽ với quy hoạch tổng thể phát triển
KT-XH nhằm bảo đảm phát triển bền vững”. So với các định nghĩa, quan niệm về
QHMT của nhiều quốc gia trên thế giới, định nghĩa về Quy hoạch BVMT của Việt Nam
có điểm tương đồng là phân vùng môi trường để bảo tồn và phát triển, nhằm bảo đảm
phát triển bền vững; nhưng thêm yêu cầu là thiết lập hệ thống hạ tầng kỹ thuật BVMT
gắn với hệ thống giải pháp BVMT. Tuy vậy, hiện tại ở nước ta vẫn chưa có hướng dẫn
kỹ thuật cụ thể cho lập Quy hoạch BVMT nói chung và phân vùng mơi trường nói riêng.

Thực tế, phân vùng mơi trường đã và đang được tiến hành ở nhiều quốc gia như
châu Âu, Mỹ… phân vùng theo tiếp cận sinh thái như Trung Quốc, Úc, Brazil, Peru,
Ecuador, Venezuela… hay phân vùng nhạy cảm mơi trường ở Malaysia, Ấn Độ.
Qua rà sốt một số kinh nghiệm quốc tế cho thấy, phân vùng có thể coi là công
cụ quan trọng và là bước đầu tiên của quy hoạch BVMT. Để phân vùng hiệu quả, cần
phải chú ý đến các đặc điểm đặc trưng của từng vùng và làm rõ những mục tiêu cần đạt
được. Tuy mỗi quốc gia có những cách tiếp cận khác nhau nhưng thường có chung một
số vấn đề ưu tiên cần được giải quyết như: bảo vệ chất lượng nguồn nước sinh hoạt,
vùng cư trú nhạy cảm và vùng cư trú tự nhiên cần được bảo vệ… Phân vùng môi trường
thường sử dụng cơng cụ đánh giá đa tiêu chí do cơng cụ này dễ áp dụng, điều chỉnh, có
thể tích hợp nhiều chỉ số khác nhau. Một số tiêu chí trong phân vùng đã được sử dụng
ở một số quốc gia có thể xem xét để áp dụng trong bối cảnh Việt Nam. Đặc biệt, xây
7


dựng bản đồ là một trong những công cụ để thể hiện được sự giao thoa giữa hoạt động
kinh tế và điều kiện mơi trường. Trong đó, kỹ thuật GIS và viễn thám được sử dụng để
thể hiện sự phân bố không gian theo các hạng mục phân loại đã chọn.
Mặt khác, phân vùng môi trường cần chú trọng đến tính kết nối và tương tác lẫn
nhau giữa các yếu tố, đặc biệt là tính kết nối sinh thái, sự tương tác giữa yếu tố tự nhiên
và KT-XH. Việc đưa các yếu tố về KT-XH vào phân vùng môi trường khơng có nghĩa
là Quy hoạch BVMT phải ưu tiên cho Quy hoạch phát triển KT-XH mà Quy hoạch
BVMT cần phải dự báo và kiểm soát ảnh hưởng tiềm tàng của phát triển KT-XH, đặc
biệt trong bối cảnh phát triển KT-XH đang diễn ra nhanh và là xu thế tất yếu. Hơn nữa,
phân vùng môi trường không những cần phải đứng độc lập, ngang bằng, không bị chi
phối bởi Quy hoạch phát triển KT-XH mà còn phải gắn kết chặt chẽ và có ảnh hưởng
ngược lại.
1.1.3 Biến đởi khí hậu
Biến đổi khí hậu Trái Đất là: Sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển,
thủy quyển, sinh quyển, thạch quyển, băng quyển ở hiện tại và trong tương lai bởi

các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo trong một giai đoạn nhất định tính bằng thập
kỷ hay hàng triệu năm. Hiện tượng này gây ra những ảnh hưởng đáng kể đến nhiều
thành phần và khả năng tự phục hồi hoặc sinh sản của nhiều hệ sinh thái trên trái đất.
Đối với con người thì biến đổi khí hậu làm ảnh hưởng tới hệ thống kinh tế- xã
hội và làm ảnh thưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người trên trái đất. Hiện nay thì
việc biến đổi làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu khiến cho mực nước biển đang dâng lên là
một trong những thách thức hàng đầu mà nhân loại phải giải quyết. Sự biến đổi về thời
tiết có thể được diễn ra ở một vùng nhất định hoặc cũng có thể diễn ra trên tồn thế giới.
Biến đổi khí hậu thường được đề cập tới sự thay đổi thời tiết hay còn được gọi bằng hiện
tượng nóng lên tồn cầu.
1. Ngun nhân biến đổi khí hậu:
Theo Uỷ ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC, 2013), các nguyên nhân
gây ra BĐKH bao gồm:

8


Nguyên nhân chủ quan: Nguyên nhân này phần lớn là do sự tác động của con
người vào. Do việc thay đổi mục đích sử dụng đất và nguồn nước và sự gia tăng lượng
khí thải và một số loại khí nhà kính khác từ các hoạt động kinh tế của con người.
Những tác động này sẽ là biến đổi bầu khí quyển của trái đất. Khi mật độ khí nhà
kính vượt mức báo động sẽ làm cho nhiệt độ của trái đất cũng tăng dần lên. Điều này sẽ
làm thay đổi thời tiết ở nhiều vùng trên trái đất.
Nguyên nhân khách quan: Đây là nguyên nhân do sự biến đổi của tự nhiên như:
sự biến đổi các hoạt động của mặt trời, trái đất thay đổi quỹ đạo, quá trình kiến tạo núi
và kiến tạo các thềm lục địa, sự biến đổi của nhiều dòng hải lưu và sự lưu chuyển bên
trong của hệ thống khí quyển. Như vậy nguyên nhân dẫn tới biến đổi khí hậu là do hiện
tượng hiệu ứng nhà kính hay cịn được gọi là sự nóng lên của trái đất và nhiều nguyên
nhân từ tự nhiên khác. Các nhà khoa học đã chứng minh được mối quan hệ giữa sự tăng
nhiệt độ của trái đất với q trình tăng nồng độ khí CO2 và các khí nhà kính khác trong

khí quyển. Hiện nay thì hàm lượng khí CO2 trong bầu khí quyển đang tăng cao với một
tốc độ nhanh. Chính vì hàm lượng khí CO2 tăng lên sẽ làm cho nhiệt độ của trái đất tăng
dần lên.
2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến chất lượng nước
Biến đổi khí hậu để lại nhiều hậu quả tới hệ sinh thái cũng như môi trường sống
của con người như thay đổi hệ sinh thái, mất sự đa dạng sinh học, dịch bệnh. Một trong
những nguồn tài nguyên chịu ảnh hưởng trực tiếp và dễ nhận thấy nhất là tài ngun
nước. Biến đổi khí hậu nói chung, nhiệt độ tăng và thay đổi cấu trúc thủy văn nói riêng
sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước và làm tăng nguy cơ ô nhiễm nguồn nước thông qua
các lớp chất trầm tích, chất dinh dưỡng, sự phân hủy các bon hữu cơ... Mực nước biển
dâng cao cũng sẽ làm tăng diện tích bị xâm mặn tại các cửa sơng và của nguồn nước
ngầm, tác động đến sự sẵn có của nguồn nước ngọt ở tại thủy vực. Trong khi đó, hiểu
biết của con người về những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới nguồn nước vẫn cịn rất
nhiều hạn chế và nhất là những tác động lên chất lượng nguồn nước. Một cơ chế quản
lý mới, mang tính linh hoạt thì ln địi hỏi một hệ thống dữ liệu được thu thập đầy đủ
nhưng trên thực tế thì hệ thống mạng quan trắc thì ngày càng thu nhỏ lại. Do đó, điều

9


cần thiết ở đây là phải cải thiện những hiểu biết và khả năng mơ hình hố được những
tác động của biến đổi khí hậu, có tính đến chu kỳ thủy văn ở các cấp liên quan tới quá
trình ra quyết định.
Một số các nghiên cứu điển hình trên thế giới về tác động của BĐKH đến chất
lượng nước sông có thể kể ra các nghiên cứu sau.
Delpla và nnk (2009) xem xét tác động của BĐKH đến chất lượng nước mặt liên
quan đến sản xuất nước uống. Trong nghiên cứu của mình, các tác giả đã xem xét một
cách tổng thể các nghiên cứu đã xuất hiện gần đây về chủ đề này. Sau đó, một số các
nhận định về vai trò cũng như tác động của BĐKH đến chất lượng nước, tập trung vào
chất lượng nước sông, hồ và liên hệ của nó tới chất lượng nước uống.

Hofstra (2011) đã định lượng tác động của BĐKH tới nồng độ các mầm bệnh
đường ruột ở nước mặt. Nghiên cứu đã đánh giá xu thế thay đổi về nhiệt độ, mưa và
lượng nước để từ đó đưa ra tiềm năng nghiên cứu định lượng tác động của BĐKH đến
các yếu tố này.
Hosseini và nnk (2017) nghiên cứu tác động của BĐKH đến chất lượng nước ở
sông Regulated Prairie. Nghiên cứu sử dụng chương trình WASP7 (The Water Quality
Analysis Simulation Program) để mô phỏng chất lượng nước sông hiện tại và tương lai.
Các thời kỳ trong tương lai được xem xét là 2050-2055 và 2080-2085. Các thuộc tính
như Nitrogen, Phốt pho, Oxi là đối tượng nghiên cứu chính.

1.2 Tởng quan nghiên cứu về mơ phỏng chất lượng nước
1.2.1 Vai trị của mơ hình chất lượng nước trong quản lý chất lượng nước
Mơ hình chất lượng nước là các phần mềm tính toán chỉ tiêu phản ánh chất lượng
nguồn nước (Benedini và nnk, 2013). Các chỉ tiêu bao gồm: chỉ tiêu vật lý, hoá học và
thành phần sinh học của nguồn nước trên cơ sở giải các phương trình tốn học mơ tả
mối quan hệ giữa các chỉ tiêu phản ánh chất lượng nước cũng như các q trình có liên
quan đến nó.
Mơ hình chất lượng nước là một trong những cơng cụ quản lý chất lượng nguồn
nước một cách tổng quát và toàn diện, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Trong những năm
10


gần đây được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực: dự báo ô nhiễm, đánh giá xu thế
biến đổi chất lượng nước, khai thác sử dụng hợp lý nguồn nước và làm cơ sở khoa học
cho việc quản lý tổng hợp tài ngun nước.
1.2.2 Một số mơ hình trên thế giới
Để nghiên cứu đánh giá ô nhiễm nước cần tính tốn đánh giá biến đổi chất lượng
nước trong sông và các thủy vực, một trong những phương pháp hiệu quả nhất là sử
dụng mơ hình chất lượng nước.
Hiện nay trên thế giới đã ứng dụng rộng rãi mô hình chất lượng nước để nghiên

cứu đánh giá biến đổi chất lượng nước và làm cơ sở cho việc quản lý, bảo vệ chất lượng
nước. Các mơ hình chất lượng nước rất đa dạng trong đó mơ phỏng biến đổi chất lượng
nước tại hầu hết các thủy vực như sông, hồ, trong vùng không chịu ảnh hưởng triều và
khu vực cửa sơng ven biển. Nhiều mơ hình đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới như
bộ mơ hình MIKE, DELTA,…
Những mơ hình dịng chảy và chất lượng nước có tính thương mại trên thế giới
phải kể đến họ mơ hình MIKE, trong đó có MIKE 11. Đây là bộ phần mềm của viện
DHI Đan Mạch, được ứng dụng, nghiên cứu cho dự án quy hoạch và quản lý tài nguyên
nước và phòng chống thiên tai tại nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Thái Lan,
Bangdales,…
Mơ hình ISIS: Bộ phần mềm này của công ty Halcrow và trường Wallingford
phối hợp xây dựng, được sử dụng trong chương trình sử dụng nước (WUP) của Ủy Hội
sông Mê Công. Mỗi nước thành viên có được 2 – 3 license.
Nhược điểm: Phần mềm này đối với Việt Nam chưa được thương mại hóa như
MIKE, nhưng du nhập vào Việt Nam thơng qua các dự án có thể chuyển giao cơng nghệ
như chương trình WUP hoặc quan hệ song phương.
Các bộ phần mềm khác như Duflow, Sobek/Wendy, Telemax, Qual2-E,
Wasp6,..là những bộ phần mềm thương mại, phải mua bản quyền nên khi sử dụng
thường được cơ quan cấp phần mềm khuyến cáo rằng có thể chấp nhận một số rủi ro

11


gây thiệt hại do không được đào tạo, tập huấn và khơng hiểu biết những hạn chế của mơ
hình nên khi áp dụng gây lỗi.
Mơ hình SOBEK: Phần mềm này do Delft, Hà Lan phát triển, gồm phần dòng
chảy và tính tốn ơ nhiễm 1,2 chiều, đã kết nối với cơng cụ GIS. Đã sử dụng hệ phương
trình Saint – Venant 1 chiều cho dịng chảy trong kênh sơng. SOBEK cũng sử dụng lược
đồ sai phân xen kẽ giống như MIKE 11.
Các yếu tố ô nhiễm được mô phỏng bằng phương trình lan truyền chất 1 chiều có

kể tới q trình biến đổi sinh hóa của các chất ơ nhiễm.
Nhược điểm: Phương trình lan truyền chất một chiều được giải bằng phương
pháp sai phân, mặc dù có các lựa chọn các sơ đồ, nhưng do bản chất của lược đồ sai
phân, kết quả tính vẫn bị ảnh hưởng bởi hiện tượng khuếch tán số.
Mơ hình Qual2 – E: Phần mềm này do cơ quan bảo vệ mô trường của Mỹ (EPA)
phát triển và đã được sử dụng rộng rãi ở Mỹ và một số nước châu Âu. Qual2-E đã được
du nhập vào Việt Nam qua một số dự án. Qual2-E cũng sử dụng hệ phương trình SaintVenant và lan truyền chất một chiều và giải bằng phương pháp sai phân và có thể sử
dụng cho yếu tố ơ nhiễm (BOD,DO, tảo, Nito, photpho,…).
Nhược điểm của Qual2-E là chỉ áp dụng cho mạng sơng đơn giản có dạng hình
cây (khơng áp dụng cho mạng sơng dạng mạch vịng), thiết diện sơng phải đều dạng
hình hình thang, hay hình chữ nhật và khơng chịu ảnh hưởng của thủy triều.
Mơ hình QUAL2K (hay Q2K) là một mơ hình chất lượng nước sơng được phát
triển từ mơ hình QUAL2E (Brown and Barnwell 1987). Giống như mơ hình Q2E, mơ
hình Q2K được áp dụng cho trường hợp dòng chảy một chiều và hòa trộn đều theo chiều
đứng và chiều ngang, trạng thái thủy lực ổn định. Q2K mơ phỏng dịng chảy ổn định
khơng đồng bộ. Q2K cịn mơ phỏng diễn biến nhiệt độ và chất lượng nước theo thời
gian. Ngoài ra, các nguồn điểm, nguồn phân tán nhập vào hay thốt ra khỏi sơng đều
được mơ phỏng trong mơ hình Q2K này.
Nhược điểm: Điểm hạn chế của QUAL2K là không xem xét sự lan truyền của
các thông số kim loại nặng và các chất phân tán như dầu, mỡ...; thiếu phần ứng dụng
12


GIS. Bên cạnh đó q trình tự động hố tính tốn theo các kịch bản gặp nhiều khó khăn.
Tuy nhiên đây là một trong những mơ hình được sử dụng phổ biến nhất, do nhu cầu số
liệu đầu vào ít.
Mơ hình Duflow: Đây là phần mềm được phát triển bởi viện thủy lực (IHE) của
Hà Lan, đại học công nghệ Deft, STOWA và trường đại học nông nghiệp Wageningen.
Duflow được thiết kế để sử dụng cho nhiều mục tiêu (tính triều, lũ, sử dụng nước,…).
Duflow cũng giải quyết các bài tốn lan truyền chất trong kênh sơng có các cơng trình.

Mơ hình SWAT (soil and water assessment tools): được xây dựng để đánh giá
tác động của việc sử dụng đất , của xói mịn và việc sử dụng hóa chất trong nông nghiệp
trên một hệ thống lưu vực sông. SWAT là mơ hình thủy văn, dùng để diễn tốn các quá
trình vật lý liên quan đến sự chuyển động nước, sự chuyển động bùn cát, q trình canh
tác, diễn tốn các yếu tố chất lượng nước như: dinh dưỡng(N,P), bùn cát, thuốc trừ sâu,
kim loại nặng, coliform, fecal coliform...ở cửa ra của lưu vực.
Mơ hình Streeter- Phelps:
Đây là một mơ hình được phát triển từ năm 1925, chỉ áp dụng cho hệ thống đơn
giản. Phương trình Streeter- Phelps mơ tả tương quan BOD và DO

dD
 K1 L0 e K1t  K 2 D
dt
Tại thời điểm t=0 độ thiếu hụt oxy là Do khi đó nghiệm của phương trình trên là:

Dt 

K1L0
(e K1t  e K2t )  D0e K2t
K 2  K1

Trong đó: D: Độ suy giảm oxy từ khoảng cách x từ điểm xả theo hạ lưu dòng
chảy tại thời điểm t; Do: Độ suy giảm oxy ban đầu trong dịng chảy; Lo: Nồng độ BOD
tại mặt cắt sơng có nguồn xả; K1: Hệ số tiêu thụ oxy do quá trình phân huỷ các chất hữư
cơ (1/ ngày); K2: Hằng số thấm khí (1/ ngày)

13


Ta có đường cong suy giảm oxy:

Hình 1. 1: Đường cong suy giảm oxy Streeter- Phelps
Tại điểm tới hạn độ suy giảm đạt giá trị cực đại Dc tức DOmin Tại đó;
K
dD
 0; Dc  1 L0e  Kt
dt
K2

Nhược điểm: hạn chế của mơ hình Streeter Phelps là chỉ lưu ý tới sự tiêu thụ oxy
do q trình oxy hố các chất hữu cơ trong dòng chảy do các vi sinh vật hiếu khí và sự
hồ tan oxy qua mặt thống của nước mà chưa lưu ý tới q trình quang hợp, hô hấp của
thực vật dưới nước, hô hấp trong tầng cặn đáy, các q trình amơn hố, nitrit hố, nitrat
hố, sự lan truyền, dịng rối, gió.
Mơ hình HSPF (Hydrological Simulation Program Fortran (USEPA) (1984):
Mô phỏng trong không gian 2 chiều ở trạng thái động lực với các thông số chất lượng
nước: các chất hoà tan, SS, DO, các chất dinh dưỡng và các loại vi khuẩn chỉ thị. Mơ
hình dự báo xu thế thay đổi chất lượng nước trong dịng chảy sau các trận mưa và các
thơng tin về việc thu nước ở các kênh.
Mơ hình WAPS (USEPA):
Ghép nối mơ hình thuỷ lực (DYNHYD) với mơ hình lan truyền chất (WAPS),
mơ phỏng sự lan truyền và chuyển hóa các chất ơ nhiễm trong dịng chảy. Tùy theo mục

14


đích, số liệu đầu vào và các thơng tin cơ sở về các q trình chuyển hóa các chất trong
dịng chảy, có thể sử dụng để tính tốn ở các dạng đơn giản, cải tiến hay phức tạp.
Hệ thống phần mềm MIKE:
Trong những năm 1990, viện thủy lực Đan mạch đã thiết lập hệ thống mơ hình

chất lượng nước cho kênh, sơng. Hệ thống này có thể tính tốn sự lan truyền chất ơ
nhiễm trong dịng chảy từ các nguồn khác nhau vào các lưu vực khác nhau. Tùy thuộc
đối tượng nghiên cứu, u cầu tính tốn các thơng số chất lượng nước trong dịng chảy
sơng, cửa sơng, hồ hay biển mà áp dụng các phiên bản khác nhau như MIKE 11, MIKE
21, MIKE 3, MIKE SHE, MIKE MOUSE và MIKE BASIN.
Mơ hình thủy động lực một chiều MIKE 11 hiện là một mơ hình tiên phong với
nhiều ứng dụng thành cơng trên thế giới. Mơ hình được xây dựng và phát triển trên 20
năm và đã được áp dụng cho các sông, vùng ven biển, hồ chứa, hệ thống sông ở hơn
100 nước trên thế giới.
Các ứng dụng liên quan đến modul MIKE 11 HD bao gồm: Dự báo lũ và vận
hành hồ chứa, Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ; Vận hành hệ thống tưới và tiêu
thoát bề mặt; Thiết kế các hệ thống kênh dẫn; Nghiên cứu sóng triều và dịng chảy do
mưa ở sơng và cửa sơng; Tính tốn thời gian chất ơ nhiễm sẽ tác động đến mơi trường
nước khi có sự thay đổi tải lượng chất ơ nhiễm; Xác định vị trí lắng đọng trầm tích và
những biến đổi hình thái học lịng sơng; Xác định vị trí trên sơng có hàm lượng chất ô
nhiễm cao nhất sau khi tiếp nhận nguồn thải ô nhiễm.
Nhận xét: Từ tổng quan của các mô hình chất lượng nước trên thế giới thì MIKE
11 có một số ưu điểm nổi trội như:
-

Liên kết với GIS.

-

Kết nối với các mơ hình thành phần khác của bộ MIKE như mơ hình thuỷ

động lực học 2 chiều MIKE 21, mơ hình dịng chảy nước dưới đất, dịng chảy tràn bề
mặt và dịng bốc thốt hơi thảm phủ (MIKE SHE).
-

Tính toán chuyển tải chất khuyếch tán.

15


-

Vận hành cơng trình.

-

Tính tốn q trình phú dưỡng…

1.2.3 Các mô hình và ứng dụng mô phỏng chất lượng nước tại Việt Nam
Do các yêu cầu của thực tiễn quy họach và sử dụng tài nguyên nước, nhiều
chuyên gia trong nước phải tự xây dựng các bộ phần mềm, để khi cần thiết, có thể tự
sửa đổi và cập nhật thuật tóan, mã nguồn (code) để có thể đáp ứng được các u cầu
tính tóan cụ thể. Các bộ phần mềm do các cán bộ trong nước được nhắc tên và áp
dụng nhiều cho các dự án trên 2 Đồng bằng gồm:
VRSAP do Nguyễn Như Khuê phát triển vào năm 1978. VRSAP đã được Phân
viện Khảo sát Quy hoạch Thủy lợi Nam bộ (nay là Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam)
sử dụng cho nhiều dự án quy hoạch cả dự án trong nước và quốc tế. VRSAP được nhóm
mơ hình của Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam hồn thiện dần trong quá trình áp
dụng.
Một số ưu nhược điểm của VRSAP:


Đáp ứng được các u cầu tính tốn cho các bài tốn lớn của ĐBSCL mặc dù

phải tính riêng lũ kiệt.



Có chương trình nguồn, có thể hiểu thuật tốn và có thể chủ động sửa chữa, thay

đổi, mặc dù để hiểu được source codes không phải dễ dàng.


Giao diện cịn đơn giản và chưa đẹp



Tốc độ tính cịn chậm do phải tính lặp



Khả năng nối kết với cơng cụ GIS và Database chưa mạnh



Cách tổ chức số liệu cần được nâng cấp



Phần tính chất lượng nước (chủ yếu là mặn) cịn gặp khó khăn như đánh giá của



NEDECO (Xem tài liệu So sành SAL và VRSAP, NEDECO 1991).
KOD1 của Nguyễn Ân Niên xây dựng. Đây là phần mềm dựa trên sơ đồ sai phân
16

hiện. Phần giao diện, nối kết GIS và Database đang trong giai đoạn nâng cấp và hoàn
thiện. Mặc dù thời gian tính nhanh nhưng nhiều khi gặp vấn đề cân bằng tồn cục ảnh
hưởng tới độ chính xác của kết quả. Trước đây khi tốc độ xử lý của máy tính cịn chậm
thì thuật tốn hiện cịn hữu ích. KOD1 chủ yếu được một số cán bộ của Viện Khoa học
thủy lợi sử dụng.
HydroGIS của Nguyễn Hữu Nhân: Đây là phần mềm mới được xây dựng trong
một số năm gần đây, phần nối công cụ GIS, demo kết quả và giao diện khá tốt. Tuy
nhiên, do tác giả ít cơng bố về thuật tốn nên khó đánh giá. HydroGis cũng giải hệ
phương trình Saint-Venant một chiều bằng sơ đồ sai phân Preissmann, nhưng giải trực
tiếp hệ sai phân bằng phương pháp lặp nên tốc độ tính tóan chưa nhanh. Để kết hợp với
phần vẽ tác giả đã thêm một số điểm tính trung gian. Phần tính mặn cũng dùng phương
pháp phân rã nhưng chi tiết của thuật tóan, cả dịng chảy và lan truyền chất chưa thấy
tác giả công bố chi tiết. Gần đây, tác giả có bổ sung thêm phần tính dịng chảy xiết bằng
phương pháp sóng động học, tuy nhiên trên vùng núi có những đọan vừa chảy xiết, vừa
chảy êm thì phương pháp sóng động học khơng áp dụng được.
MK4 được phát triển bởi Lê Song Giang, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh.
Đây là phần mềm mang tính học thuật nhiều hơn và chủ yếu dùng trong giảng dậy, việc
áp dụng cho các bài toán thực tế lớn còn hạn chế. Phần giao diện của MK4 khá tốt, và
đang trong giai đoạn phát triển.
SAL (hay SALBOD) của Nguyễn Tất Đắc phát triển. SAL được xây dựng từ
những năm 80 của thế kỷ 20 (với các phiên bản khác nhau qua q trình hịan thiện) và
đã được áp dụng cho nhiều dự án lớn trên ĐBSCL, hệ thống sơng Sài gịn-Đồng NaiThị vải, kể cả sử dụng cho các dự án quốc tế (thuỷ lực, mặn, ô nhiễm, chua phèn). SAL
cũng giải hệ phương trình Saint-Venant một chiều bằng sơ đồ sai phân Preissmann.
Tuy nhiên trong SAL đã dùng phương pháp tuyến tính hóa nên khơng cần giải
lặp. Mặt khác trong SAL, trước tiên dùng các cơng thức truy đuổi để đưa về giải hệ
phương trình có ẩn số chỉ là mực nước tại nút hợp lưu và sử dụng thuật tóan giải ma trận
thưa nên tốc độ tính tóan nhanh. Phần lan trun chất trong SAL sử dụng phương pháp
phân rã và giải phương trình tải thuần túy bằng phương pháp đặc trưng kết hợp với nội

17