Báo cáo Tóm tắt Nghiên cứu dự báo xu thế biến đổi chất lượng nước cho hệ thống sông Thành phố Đà Nẵng dưới tác động của hoạt động phát triển kinh tế xã hội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ------------------- BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XU THẾ BIẾN ĐỔI CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO HỆ THỐNG SÔNG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA HOẠT ĐỘNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI Mã số: B2017.DNA.10 (MT-1) Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Hải Cơ quan chủ trì: ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Đà Nẵng, năm 2019 NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI TT Họ và tên Đơn vị công tác và lĩnh vực chuyên môn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 TS. Hoàng Hải TS. Lê Hùng TS. Tô Thúy Nga ThS. Dương Gia Đức TS. Nguyễn Dương Quang Chánh KS. Thái Quốc Phong Nguyễn Thị Huyền Nguyễn Tín Nghĩa Huỳnh Bá Vinh Ban Hợp tác Quốc tế - ĐHĐN, Môi trường Khoa Xây dựng thủy lợi – thủy điện, Phát triển nguồn nước Khoa Xây dựng thủy lợi – thủy điện, Phát triển nguồn nước Khoa Môi trường, Môi trường nước Khoa Môi trường, Môi trường nước Học viên Cao học chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy Học viên Cao học chuyên ngành Công nghệ môi trường Sinh viên năm cuối ngành Tin học xây dựng Kỹ sư xây dựng công trình thủy ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị trong và ngoài nước Nội dung phối hợp nghiên cứu Họ và tên người đại diện đơn vị Chi Cục bảo vệ Môi trường Đà Nẵng Cung cấp dữ liệu chất lượng nước, kiểm tra các kết quả tính toán, ứng dụng kết quả Đặng Quang Vinh MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC ...................................................... 4 1.1. Nguồn nƣớc và đánh giá chất lƣợng nƣớc ......................................................... 4 1.1.1. Nguồn nước và phân loại nguồn nước ............................................................ 4 1.1.2. Chất lượng nguồn nước và đánh giá chất lượng nguồn nước ......................... 4 1.1.3. Đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước ................................ 4 1.2. Mô hình chất lƣợng nƣớc .................................................................................... 5 1.2.1. Những công trình nghiên cứu về mô hình chất lượng nước ........................... 5 1.2.2. Các mô hình chất lượng nước ......................................................................... 5 CHƢƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG .................................................................................................................................... 6 2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên lƣu vực Vu Gia Thu Bồn .......................................... 6 2.2. Đặc điểm địa hình ................................................................................................. 6 2.2.1. Sông Thu Bồn ................................................................................................. 6 2.2.2. Sông Vu Gia.................................................................................................... 6 2.2.3. Sông Trường Giang ........................................................................................ 6 2.3. Đặc điểm dòng chảy mùa cạn hạ lƣu Vu Gia Thu Bồn .................................... 6 2.4. Đặc điểm thủy văn vùng sông ảnh hƣởng triều ................................................. 6 2.4.1. Chế độ thủy triều............................................................................................. 6 2.4.2. Biên độ triều.................................................................................................... 7 2.4.3. Thời gian triều lên, triều xuống ...................................................................... 7 2.4.4. Phạm vi ảnh hưởng triều trên từng sông ......................................................... 7 2.4.5. Diễn biến xâm nhập mặn ................................................................................ 7 2.5. Ô nhiễm và phạm vi ảnh hƣởng.......................................................................... 7 2.5.1. Các nguồn gây ô nhiễm .................................................................................. 7 2.5.2. Chất lượng nước trên các lưu vực ................................................................... 8 CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY TRÊN LƢU VỰC SÔNG VU GIA THU BỒN VÀ SÔNG CU ĐÊ ....................................................................................................................... 9 3.1. Giới thiệu các mô hình mô phỏng lƣu vực VGTB ............................................ 9 3.1.1. Giới thiệu mô hình NAM ................................................................................ 9 3.1.2. Giới thiệu mô hình HEC-RESSIM ................................................................. 9 3.2. Mô phỏng dòng chảy đến lƣu vực sông Vu Gia Thu Bồn trƣớc và sau khi có hồ chứa điều tiết theo Quy trình liên hồ ............................................................. 10 3.2.1. Cách tiếp cận ................................................................................................. 10 3.2.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 10 3.2.3. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 10 3.2.4. Mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia–Thu Bồn .................................. 10 3.2.5. Thiết lập mô hình vận hành hồ chứa trên hệ thống lưu vực VGTB ............. 11 2.2.6. Áp dụng mô hình WEAP mô phỏng chế độ dòng chảy hạ lưu lưu vực Vu Gia -Thu Bồn ............................................................................................. 12 3.3 Mô phỏng dòng chảy đến lƣu vực sông Cu Đê ................................................. 13 3.3.1. Phương pháp tiếp cận.................................................................................... 13 3.3.2. Cách thức xây dựng mô hình thủy văn ......................................................... 13 3.3.3. Tính toán dòng chảy kiệt .............................................................................. 13 CHƢƠNG 4. THIẾT LẬP MÔ HÌNH CHẤT LƢỢNG NƢỚC CHO LƢU VỰC SÔNG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ........................................................................................................ 15 4.1. Giới thiệu mô hình chất lƣợng nƣớc ................................................................ 15 4.1.1. Giới thiệu về mô hình MIKE 11 ................................................................... 15 4.1.2. Dòng chảy một chiều trong sông .................................................................. 15 4.1.3. Phương trình khuyếch tán – đối lưu ............................................................. 15 4.2. Thiết lập sơ đồ tính toán chất lƣợng nƣớc cho lƣu vực sông Cu Đê ............. 15 4.2.1. Sơ đồ tính ...................................................................................................... 15 4.2.2. Hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực, xâm nhập mặn ................................ 16 4.2.3. Kiểm định thông số mô hình thủy lực .......................................................... 16 4.3. Thiết lập mô hình MIKE cho lƣu vực Vu Gia Thu Bồn ................................. 17 4.3.1. Thiết lập sơ đồ MIKE 11 .............................................................................. 17 4.3.4. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình chất lượng nước MIKE11 AD ........................................................................................................... 20 CHƢƠNG 5. MÔ PHỎNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC CHO CÁC LƢU VỰC SÔNG VU GIA THU BỒN – THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ......................................................................... 22 5.1. Hiện trạng và quy hoạch xả nƣớc thải thành phố Đà Nẵng ........................... 22 5.2. Mô phỏng chất lƣợng nƣớc lƣu vực sông Cu Đê ............................................. 22 5.2.1. Xây dựng kịch bản chất lưu nước cho lưu vực Cu Đê ................................. 22 5.2.2. Kết quả mô phỏng chất lượng nước theo các kịch bản ................................. 22 5.3. Mô phỏng chất lƣợng nƣớc cho lƣu vực Vu Gia Thu Bồn ............................. 24 5.3.1. Xây dựng kịch bản chất lượng nước cho lưu vực Vu Gia Thu Bồn ............. 24 5.3.2. Kết quả mô phỏng diễn biến chất lượng nước theo từng kịch bản ............... 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 27 1. Kết luận .................................................................................................................. 27 2. Kiến nghị ................................................................................................................ 27 Tài liệu tham thảo .......................................................................................................... 28 Phụ lục ............................................................................................................................ 29 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Chỉ số độ tin cậy của mô hình WEAP khi hiệu chỉnh và kiểm định tại Ái Nghĩa ..... 12 Bảng 3.2. Chỉ số độ tin cậy của mô hình NAM khi hiệu chỉnh và kiểm định trên lưu vực Thượng Nhật ............................................................................................................................... 14 Bảng 4.1: Số liệu thực đo và số liệu tính toán kiểm tra .............................................................. 17 Bảng 4.3. Hệ số Nash trong mô phỏng để đánh giá độ tin cậy tại Ái Nghĩa và Cẩm Lệ ........... 19 Bảng 4.4. Kết quả hiệu chỉnh mô hình giữa thực đo và tính toán kiểm tra lưu vực VG - TB (TP. Đà Nẵng) (đo đạc từ 15-30/4/2013) ........................................................................................... 20 Bảng 4.5. Kết quả kiểm định số liệu thực đo và số liệu tính toán kiểm tra lưu vực VG - TB (TP. Đà Nẵng) (đo đạc từ 1-20/4/2014) ............................................................................................. 20 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sự xáo trộn của nước thải theo chiều rộng sông .......................................................... 4 Hình 1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm suy giảm theo chiều dọc sông ............................................ 4 Hình 2.1. Diễn biến mực nước TB năm các trạm thuộc Đà Nẵng ............................................... 7 Hình 2.2. Diễn biến độ mặn trung bình tháng .............................................................................. 7 Hình 2.3. Hàm lượng chất rắn lơ lửng .......................................................................................... 8 Hình 2.4. Hàm lượng dầu mỡ một số vị trí so với QC. ................................................................ 8 Hình 3.1. Cấu trúc mô hình NAM ................................................................................................ 9 Hình 3.2. Các bước thiết lập mô hình HEC-RESSIM .................................................................. 9 Hình 3.3. Bản đồ phân chia tiểu lưu vực trên hệ thống sông Vu Gia Thu Bồn .......................... 10 Hình 3.4. Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu .......................................................................................... 10 Hình 3.5. Mạng lưới hồ chứa lớn trong HEC-RESSIM ............................................................. 11 Hình 3.6. Lưu lượng đến và lưu lượng đều tiết phát điện tại hồ sông Tranh 2 .......................... 11 Hình 3.7. Lưu lượng đến và lưu lượng đều tiết phát điện tại hồ Đak Mi 4 ................................ 12 Hình 3.8a: Hiệu chỉnh mô hình WEAP tại Ái Nghĩa từ tháng 4-8 năm 2009 ............................ 12 Hình 3.8b: Kiểm định mô hình WEAP tại Ái Nghĩa từ tháng 4-8 năm 2014 ............................ 12 Hình 3.9a. Quá trình lưu lượng tại các nút mô phỏng từ năm 1981-1995 ................................. 13 Hình 3.9b. Quá trình lưu lượng tại các nút mô phỏng từ năm 1996-2010 ................................. 13 Hình 3.10. Bản đồ phân chia các tiểu lưu vực sông Cu Đê – TP. Đà Nẵng ............................... 13 Hình 3.11a. Hiệu chỉnh mô hình năm (1982-1997) dòng chảy trung bình ngày tại Thượng Nhật .................................................................................................................................................... 14 Hình 3.11b. Kiểm định (1982-1997) dòng chảy năm tại Thượng Nhật ..................................... 14 Hình 3.12a. Hiệu chỉnh mô hình (1998-2014) dòng chảy trung bình ngày tại Thượng Nhật ... 14 Hình 3.12b. Kiểm định (1998-2014) dòng chảy năm tại Thượng Nhật ..................................... 14 Hình 3.13. Kết quả mô phỏng lưu vực Cu Đê từ 1981-2014 ..................................................... 14 Hình 4.1: Sơ đồ thủy lực mạng lưới sông Cu Đê bằng mô hình MIKE 11 ................................ 15 Hình 4.2: Lưu lượng các tiểu lưu vực trên sông Cu Đê (1981-2014) ........................................ 15 Hình 4.3. Mực nước triều cửa Hàn (tháng 1-5/2013) ................................................................. 16 Hình 4.4: Đường mực nước dọc sông Cu Đê từ đập ra cửa tháng 6 năm 2013 ......................... 16 Hình 4.5: Mực nước sông Cu Đê tại vị trí Phò Nam tháng 6 năm 2013 .................................... 16 Hình 4.6: Đường mực nước dọc sông Cu Đê từ đập ra cửa tháng 9 năm2013 .......................... 16 Hình 4.7: Kết quả mô phỏng mực nước tháng 9 đến 12 năm 2013 mực nước tại Phò Nam, Cu Đê ............................................................................................................................................... 16 Hình 4.8: Sơ đồ duỗi thẳng mạng lưới sông VGTB ................................................................... 17 Hình 4.9: Sơ đồ mạng lưới sông trong MIKE 11. ...................................................................... 18 Hình 4.10. Hiệu chỉnh mực nước tại Ái Nghĩa 1/3/2005- 31/8/2005 và 2009 ........................... 18 Hình 4.11. Hiệu chỉnh mực nước tại trạm Cẩm Lệ 1/3-31/8/2005 và 2009 ............................... 19 Hình 4.12. Kiểm định độ mặn năm 2005 tại Cầu Nguyễn Văn Trỗi, Cẩm Lệ và Tứ Câu ......... 19 Hình 4.13. Kiểm định độ mặn năm 2009 tại Cầu Nguyễn Văn Trỗi, Cẩm Lệ và Tứ Câu ......... 19 Hình 4.14. Kêt quả hiệu chỉnh BOD (từ 13/4-15/4/2013) tại Cầu Đỏ, Cẩm Lệ và Vĩnh Điện) . 20 Hình 4.15. Kêt quả hiệu chỉnh DO (từ 13/4-15/4/2013) tại Cầu Đỏ, Cẩm Lệ và Vĩnh Điện .... 20 Hình 4.16. Kêt quả hiệu chỉnh BOD (từ 1-20/4/2014)) tại Cầu Đỏ, Cẩm Lệ và Vĩnh Điện) ..... 21 Hình 4.17. Kêt quả hiệu chỉnh DO (từ 1-20/4/2014)) tại Cầu Đỏ, Cẩm Lệ và Vĩnh Điện) ....... 21 Hình 5.1a: Nhu cầu Oxi sinh hóa (BOD5) lớn nhất ứng với các kịch bản trên sông Cu Đê ...... 23 Hình 5.1b: Nồng độ Oxy hòa tan (DO) nhỏ nhất ứng với các kịch bản trên sông Cu Đê .......... 23 Hình 5.2: Nhu cầu Oxi sinh hóa (BOD) lớn nhất tại các vị trí ứng với kịch bản trên sông Vĩnh Điện – Hàn. ................................................................................................................................. 24 Hình 5.3: Biểu đồ nồng độ oxi hòa tan (DO) nhỏ nhất ứng với kịch bản trên sông Vĩnh Điện – Hàn ............................................................................................................................................. 25 Hình 5.4: Nhu cầu Oxi sinh hóa (BOD) lớn nhất tại các vị trí ứng với kịch bản trên sông Yên – Cầu Đỏ - Cẩm Lệ - Hàn .............................................................................................................. 25 Hình 5.5: Biểu đồ nồng độ oxi hòa tan (DO) nhỏ nhất ứng với kịch bản trên sông Yên – Cầu Đỏ - Cẩm Lệ - Hàn ........................................................................................................................... 25 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH : Biến đổi khí hậu. BVTV : Bảo vệ thực vật. CCN : Cụm công nghiệp. KB : Kịch bản. KCN : Khu công nghiệp. KNTN : Khả năng tiếp nhận. NBD : Nước biển dâng. NMN : Nhà máy nước. NN&PTNT : Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn. QCCP : Quy chuẩn cho phép. TNN : Tài nguyên nước. VG - TB : Vu Gia – Thu Bồn. WQI ( Water Quality Index) : Chỉ số chất lượng nước. XLNT : Xử lý nước thải. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Đơn vị: Đại học Đà Nẵng ------- THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XU THẾ BIẾN ĐỔI CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO HỆ THỐNG SÔNG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA HOẠT ĐỘNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI - Mã số: MT-1 (B2017-DNA-10) - Chủ nhiệm đề tài: Hoàng Hải - Tổ chức chủ trì: Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: 2017-2019 2. Mục tiêu: Dự báo được sự biến đổi chất lượng nước của hệ thống sông thành phố Đà Nẵng do ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt và sản xuất trong quá trình phát triển nhanh kinh tế - xã hội của thành phố 3. Tính mới và sáng tạo: Đề xuất được các giải pháp đảm bảo chất lượng nước sông thành phố Đà Nẵng 4. Kết quả nghiên cứu: Khảo sát thực tế và thu thập tài liệu, dữ liệu, xử lý số liệu chất lượng nước, điều kiện tự nhiên- dân sinh, kinh tế - xã hội, môi trường hệ thống song Đà Nẵng Tính toán thủy văn nhằm xác định dòng chảy đến lưu vực Vu Gia Thu Bồn và lưu vực Cu Đê. Nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11, MIKE 21 Ecolab để mô phỏng chất lượng nước trong điều kiện hiện tại và hoạt động phát triển kinh tế xã hội. Áp dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ chất lượng nước ứng với các kịch bản. 5. Sản phẩm: 01 bài báo đăng trên tạp chí khoa học chuyên ngành quốc tế: Journal of INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1. General information: Project title: RESEARCH FORECASTING THE WATER QUALITY CHANGES FOR DA NANG CITY RIVER SYSTEM UNDER THE IMPACT OF SOCIO- ECONOMIC DEVELOPMENT Code number: MT-1 (B2017-DNA-10) Coordinator: Hoang Hai Implementing institution: University of Danang Duration: 2017-2019 2. Objective(s): Forecast of changes in water quality of the river system in Da Nang city due to the effects of domestic and production wastewater in the rapid socio-economic development of the city. 3. Creativeness and innovativeness: Proposing solutions to ensure river water quality in Da Nang city 4. Research results: Actual survey and collection of documents, data, data processing of water quality, natural conditions - people's life, economic - social, system environment in Da Nang Hydrological calculation to determine the flow to Vu Gia Thu Bon basin and Cu De basin. Study on application of hydraulic model MIKE 11, MIKE 21 Ecolab to simulate water quality in current conditions and socio-economic development activities. Application of GIS technology to build water quality maps for scenarios 5. Products: Journal of Enviromental Science, Toxicology and Food Technology e-ISSN:2319- 2402, Vol.12, Issue 11, pp22-30, Evaluation of the progress of Salinity intrusion in the downstream area regarding the regulation of Vu Gia Thu Bon reservoir system. Proceeding of the 10 th International Conference on Asian and Pacific Coast (APAC 2019) Hanoi, Vietnam. "Assessing the impact of climate change and Reservoir operation on Saltwater intrusion in the Vu Gia- Thu Bon river basin Journal of water resources and environmental engineering, ISSN 1859-3941, Vol. 64(3/2019), pp84-92; "Study on solutions for operating inter-reservoir in Vu Gia Thu Bon river vasin to reduce salt intrusion" National Conference on Hydraulic Mechanics conference 21 st , pp280-291 "Evaluation of the progress of salinity intrusion in the downstream area regulating the Vu Gia Thu Bon reservoir system"" 01 Student research (undergraduate) 01 Master in Hydraulic Construction Engineering 6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results: