Nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính tổng lượng thải tối đa (tmdl) cho lưu vực sông ở việt nam, ứng dụng thử nghiệm đối với cod cho đoạn từ phủ lý đến gián khẩu thuộc lưu vực sông nhuệ đáy

Xuất phát từ thực tế như vậy đề tài “Nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính Tổng lượng thải tối đa TMDL cho lưu vực sông ở Việt Nam, ứng dụng thử nghiệm đối với COD cho đoạn từ Phủ Lý đến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-*** -

Nguyễn Ngọc Hưng

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TỔNG LƯỢNG THẢI TỐI ĐA (TMDL) CHO LƯU VỰC SÔNG Ở VIỆT NAM - ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI COD CHO ĐOẠN TỪ PHỦ LÝ ĐẾN GIÁN KHẨU THUỘC

LƯU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-*** -

Nguyễn Ngọc Hưng

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TỔNG LƯỢNG THẢI TỐI ĐA (TMDL) CHO LƯU VỰC SÔNG Ở VIỆT NAM - ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI COD CHO ĐOẠN TỪ PHỦ LÝ ĐẾN GIÁN KHẨU THUỘC

LƯU VỰC SÔNG NHUỆ - ĐÁY

Chuyên ngành : Khoa học Môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐỖ HỮU TUẤN

TS NGUYỄN PHẠM HÀ

Hà Nội - 2020

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên cho tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành đến giảng viên TS Đỗ Hữu Tuấn, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội và TS Nguyễn Phạm Hà, Tổng Cục môi trường đã giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Lãnh đạo và toàn thể các Thầy giáo,

Cô giáo Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội cũng như gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Học viên

Nguyễn Ngọc Hưng

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về TMDL 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu và áp dụng TMDL tại một số nước trên thế giới 4

1.1.3 Các bước thực hiện TMDL 8

1.2 Kết quả nghiên cứu và ứng dụng TMDL tại Việt Nam 9

1.2.1 Kết quả nghiên cứu TMDL tại Việt Nam 9

1.2.2 Thuận lợi và thách thức khi áp dụng TMDL tại Việt Nam 11

1.2.3 Đề xuất phương pháp luận xây dựng, áp dụng TMDL trong kiểm soát môi trường LVS tại Việt Nam 12

1.3 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 13

1.3.1 Điều kiện tự nhiên tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy 13

1.3.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy 19

1.3.3 Hiện trạng chất lượng nước tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy 20

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 27

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 27

2.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Phương pháp thu thấp số liệu 30

2.3.2 Phương pháp thống kê, tổng hợp 30

2.3.3 Phương pháp điều tra khảo sát tại khu vực ứng dụng triển khai TMDL 30

2.3.4 Phương pháp mô hình 31

2.3.5 Phương pháp lấy mẫu 35

2.3.6 Phương pháp phân tích mẫu 37

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 38

3.1 Kết quả điều tra khảo sát về số liệu khí tượng, thủy văn 38

3.2 Kết quả mô hình chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu 46

3.2.1 Quan trắc chất lượng khu vực nghiên cứu 46

3.2.2 Tải lượng ô nhiễm và phân bố tải lượng ô nhiễm COD trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy 48

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 62

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BTN&MT Bộ Tài nguyên và Môi trường

IPCC Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

TMDL Tổng tải lượng ô nhiễm tối đa hàng ngày

TN&MT Sở Tài nguyên và Môi trường

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Phân vùng mục đích sử dụng nước tại khu vực nghiên cứu 28

Bảng 2.2: Đánh giá mức độ phù hợp của mục đích sử dụng nước 29

Bảng 2.3: Các nội dung mô hình hóa chất lượng nước cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy 32

Bảng 2.4: Số lượng mặt cắt sử dụng trong mô hình MIKE 11 34

Bảng 2.5: Dữ liệu chất lượng nước sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 36

Bảng 3.1: Danh sách các trạm khí tượng thủy văn được thu thập và tổng hợp 38

Bảng 3.2: Các dữ liệu cần thu thập để tính toán tải lượng phát thải 40

Bảng 3.3: Số liệu thống kê diện tích các loại đất 43

Bảng 3.5: Tải lượng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT 49

Bảng 3.6: Tải lượng theo QCVN08-MT:2015-BTNMT 50

Bảng 3.7: Tải lượng ô nhiễm nguồn điểm 51

Bảng 3.8: Tải lượng ô nhiễm nguồn diện 51

Bảng 3.9: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức A1 52

Bảng 3.10: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức A1 53

Bảng 3.11: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức A2 53

Bảng 3.12: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức A2 54

Bảng 3.13: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức B1 54

Bảng 3.14: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức B1 55

Bảng 3.15: Phân bổ tải lượng nguồn điểm mức B2 55

Bảng 3.16: Phân bổ tải lượng nguồn diện mức B2 56

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Khái niệm TMDL 4

Hình 1.2 Kế hoạch thực hiện TMDL 5

Hình 1.3 Bản đồ lưu vực sông Nhuệ - Đáy 17

Hình 1.4 Nồng độ BOD5 tại Hà Nội 20

Hình 1.5 Xu hướng lượng BOD5 tại sông Nhuệ 21

Hình 1.6 COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam) 22

Hình 1.7 COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam) 23

Hình 1.8 Xu hướng tại Tế Tiêu và cầu Hồng Phú 24

Hình1.9 Xu hướng COD của sông Đáy từ Hà Nam (giữa) đến Nam Định (hạ lưu) 24

Hình 1.10 Xu hướng COD tại sông Châu Giang 25

Hình 2.1 Vị trí và mạng lưới trong mô hình MIKE 11 đã xây dựng 31

Hình 2.2 Vị trí các điểm quan trắc trên sông Đáy (đoạn Phủ Lý - Gián Khẩu) 36

Hình 3.1 Kết quả dữ liệu khí tượng, thủy văn đầu vào mô hình Mike 11 39

Hình 3.2 Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu 42

Hình 3.3 Hình ảnh đo đạc khảo sát trên LVS Nhuệ - Đáy 45

Hình 3.5 So sánh kết quả mô hình chất lượng nước và kết quả quan trắc COD thực đo tại 4 điểm quan trắc trên đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 46

Hình 3.6 So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo tại Đọ Xá 46 Hình 3.7 So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo tại Kiện Khê và Thanh Tân thuộc sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 47

Hình 3.8 So sánh nồng độ COD từ kết quả mô hình và kết quả thực đo tại Nhà Máy Xi măng Việt Trung với điểm Trung Hiếu Hạ trên đoạn sông Đáy từ Phủ Lý đến Gián Khẩu 47

Hình 3.9 Đồ thị lưu lượng nước trên sông giai đoạn 2015 - 2017, giá trị trung vị của lưu lượng: mQ = 180,8 m3/s 48

Hình 3.10 Đồ thị nồng độ hiện có COD trên sông giai đoạn 2015 - 2017, với giá trị trung vị: mCOD = 18.2 mg/l 49

Hình 3.11 Các kịch bản tính toán mô hình cho COD 50

MỞ ĐẦU

Hiện nay, chất lượng nước mặt của Việt Nam đang có chiều hướng ngày càng

bị suy thoái, ô nhiễm, cạn kiệt Các sông hồ chảy qua các khu đô thị, khu vực sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản đều bị ô nhiễm Chất lượng các nguồn nước mặt đang suy giảm rõ rệt Nhiều sông, hồ, kênh, rạch,… đang dần biến thành nơi chứa các chất thải đô thị, chất thải công nghiệp chưa qua xử lý Tại một số nơi, các chất ô nhiễm trong nước có nồng độ vượt quá quy chuẩn cho phép từ 1,5 - 3 lần Chất lượng nước ở cả 3 lưu vực sông Nhuệ - Đáy, sông Cầu, hệ thống sông Đồng Nai đều bị suy giảm qua các năm Vì vậy, giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nước đang là vấn đề cấp bách, không chỉ đòi hỏi trách nhiệm của các cấp quản lý, các doanh nghiệp mà còn là trách nhiệm của cả hệ thống chính trị và toàn xã hội Trong thời gian qua, công tác kiểm soát, quản lý và bảo vệ môi trường (BVMT) nước mặt luôn là một trong những nhiệm vụ trọng tâm, nhận được rất nhiều sự quan tâm của các cấp từ Trung ương đến địa phương Tuy nhiên, trước những áp lực và diễn biến chất lượng môi trường nước hiện nay, công tác quản lý môi trường nước đang đứng trước những thách thức lớn

Thời gian gần đây, các quy chuẩn của Việt Nam về nước thải đã có sự chuyển biến theo hướng từng bước kiểm soát cả về lượng và chất của nước thải khi xả ra môi trường Cụ thể, các quy chuẩn như QCVN 08-MT:2015 (áp dụng cho nước mặt), QCVN 40:2011 (áp dụng cho nước thải công nghiệp) đã đưa ra những quy định chi tiết hơn về mặt quản lý chất lượng nước, với các hệ số điều chỉnh xả nước thải xét theo lưu lượng thải và theo lưu lượng hay dung tích của nguồn nước, nơi tiếp nhận nước thải Tuy nhiên, các quy chuẩn hiện còn dừng lại ở quy định kiểm soát về mặt hàm lượng hay nồng độ, chưa quy định cụ thể về tải lượng ô nhiễm phải kiểm soát và nhất là chưa tính toán cụ thể khả năng tiếp nhận lượng thải tối đa cho phép của một vùng nước

Tải lượng ô nhiễm tối đa hay Total Maximum Daily Load (TMDL) được coi

là giải pháp cơ bản cho phép theo dõi toàn diện và đồng bộ các diễn biến về khả

năng tự làm sạch của các nguồn tiếp nhận trong toàn vùng hoặc toàn lưu vực sông,

từ đó làm cơ sở để phân phối, điều chỉnh cân đối các nguồn thải phù hợp với sức chịu tải để không làm phá vỡ chất lượng nguồn nước Theo đó, cơ quan quản lý môi trường sẽ kịp thời phát hiện và ngăn chặn các diễn biến ô nhiễm bất lợi, thực hiện quản lý và phân phối hạn ngạch phát thải ô nhiễm một cách hợp lý (gắn với thẩm định và phê chuẩn đánh giá tác động môi trường dự án đầu tư), nhằm đảm bảo mục tiêu hài hòa giữa phát triển kinh tế và BVMT

Xét trong bối cảnh đó, nghiên cứu và xây dựng phương pháp đánh giá tải lượng ô nhiễm tối đa mà mỗi vùng lưu vực sông có thể tiếp nhận là cần thiết và đáp ứng được yêu cầu cấp bách hiện nay

Xuất phát từ thực tế như vậy đề tài “Nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính Tổng lượng thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông ở Việt Nam, ứng dụng thử nghiệm đối với COD cho đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy” đã được lựa chọn với mong muốn xây dựng phương pháp đánh giá tải

lượng ô nhiễm tối đa mà mỗi vùng lưu vực sông có thể tiếp nhận, góp phần nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường cho các lưu vực sông ở Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về TMDL

1.1.1 Khái niệm

TMDL: là việc tính toán tổng tải lượng tối đa của chất/các chất ô nhiễm mà nguồn nước (waterbody) có thể tiếp nhận mà vẫn và sẽ tiếp tục đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng nước đối với chất ô nhiễm đó TMDL được tính theo công thức [24]:

TMDL = ΣWLA(s) + ΣLA(s) + MOS

+ MOS: Biên độ an toàn nhằm dành một khoản dự trữ trong tính toán

+ Khả năng chịu tải (loading capacity) là tổng lớn nhất mà nguồn tiếp nhận có thể nhận mà không thay đổi tiêu chuẩn chất lượng nước

TMDL có thể thể hiện dưới dạng tổng trong khoảng thời gian, độ độc hoặc dưới dạng phù hợp khác TMDL phải được tính toán chú ý tới thay đổi theo mùa và biên độ an toàn, phải chú ý tới các điều kiện biên đối với dòng chảy, thải lượng và các thông số chất lượng nước

Quá trình tính toán TMDL bao gồm nhiều nội dung trong đó có việc mô tả khu vực ô nhiễm, xác định các nguồn thải, thiết lập mục tiêu quản lý nước (tiêu chuẩn), tính toán khả năng chịu tải, phân bổ thải lượng, chuẩn bị báo cáo TMDL và điều phối các hoạt động của các bên tham gia

Mỹ là một trong quốc gia nghiên cứu và xây dựng văn bản quy định triển khai TMDL từ năm 1985 Đến năm 1992, Cục bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA), thông qua các điều luật mới, quy định các bang lập báo cáo 2 năm/lần về việc đánh giá các vùng nước ô nhiễm và tính toán TMDL để kiểm soát ô nhiễm Đến năm 1999, qui định về TMDL đề nghị được tiếp tục sửa đổi và EPA đưa ra đề xuất áp dụng giấy phép xả thải nguồn điểm Tháng 7/2000, qui định TMDL được ban hành với các yêu cầu mới đối với danh sách các khu vực nước bị ô nhiễm hoặc có nguy cơ ô nhiễm, các yêu cầu đối với các bang…

Hình 1.2 Kế hoạch thực hiện TMDL

Tính đến 2016, EPA đã phê duyệt và triển khai TDML tại gần 70.000 khu vực

bị ô nhiễm trên toàn nước Mỹ

1.1.2.2 TMDL tại Nhật Bản

Năm 1973, tổng thải lượng ô nhiễm lần đầu tiên được áp dụng tại Nhật Bản Năm 1978, Luật kiểm soát ô nhiễm nước được sửa đổi chính thức quy định hoạt động xác định “Tổng tải lượng ô nhiễm” đưa vào áp dụng Tiêu chuẩn quản lý tải lượng tại Nhật Bản được tính theo công thức [18]:

Trong đó:

L: tải lượng ô nhiễm được phép xả ra (kg/ ngày);

C: giá trị được quy định dựa trên ngành nghề cụ thể của doanh nghiệp;

Q: lưu lượng nước xả thải (m3

/ngày)

Các chỉ tiêu quản lý trong đánh giá tổng tải lượng chất làm ô nhiễm tại Nhật Bản là COD, tổng nitơ và tổng phốt pho Ở Nhật Bản, tại những khu vực thực hiện TLTĐ, các nhà máy và cơ sở kinh doanh với lượng nước thải 50m3/ngày trở lên được xác định là đối tượng thực hiện kiểm soát tổng tải lượng Nhật Bản sử dụng 2 phương pháp trong tính toán xác định tổng tải lượng ô nhiễm: “Cân bằng khối lượng” và “Phương pháp mô hình hóa”

Do đặc thù về chế độ thủy văn quốc gia nên Nhật Bản tập trung vào việc quản

lý nguồn nước tiếp nhận khép kín nên phương pháp cân bằng khối lượng được sử dụng nhiều hơn

1.1.2.3 TMDL tại Trung Quốc [24]

Trung Quốc là một trong những quốc gia đã và đang sử dụng công cụ tính toán xác định tổng tải lượng ô nhiễm trong quản lý một số lưu vực sông như sông Hồng, sử dụng mô hình QUAL2K để tính toán chất lượng nước và tính toán xác đinh tổng tải lượng ô nhiễm Các thông số môi trường COD, NH4+

(N), tổng N, và tổng P đã được lựa chọn

Từ 1984, Luật kiểm soát ô nhiễm môi trường nước đã qui định “Trong trường hợp các tiêu chuẩn xả thải gây ô nhiễm nước đã đạt được nhưng không thể đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước, chính quyền nhân dân cấp tỉnh

có thể thành lập một hệ thống kiểm soát tổng lượng chất gây ô nhiễm lớn thải ra, và xây dựng một hệ thống để xác định số lượng các chất ô nhiễm chính thải ra và tiến hành phân bổ thải lượng cho các nguồn ô nhiễm này.”

Từ năm 2007 đến năm 2012, Trung Quốc và Liên minh châu Âu hợp tác trong công tác quản lý tài nguyên nước và xây dựng mô hình quản lý tổng hợp chất lượng nước tại lưu vực sông Dương Tử và Hoàng Hà Dự án thí điểm triển khai tại lưu vực sông Vàng Mô hình gồm các bước:

Bước 1: Xác định, lưa chọn lưu vực sông: xác định vùng nước đang bị ô

nhiễm, và các yếu tố ảnh hưởng và thông số ô nhiễm (COD và Amoni)

Bước 2: triển khai chương trình quan trắc

Bước 3: Tính toán phân bổ thải lượng ô nhiễm Bước 4: triển khai thực hiện chương trình xác định thải lượng và tiến hành

phân bổ thải lượng

Năm 2012, một nghiên cứu và triển khai áp dụng tiếp cận TMDL tại Hồ nước

ngọt và sâu nhất Trung Quốc là hồ Fuxian với các thông số ô nhiễm COD, tổng

Nito, tổng photpho

1.1.2.4 TMDL Thái Lan [24]

Thái Lan là một trong những quốc gia thực hiện việc xác định TLTĐ cho các

nguồn nước tiếp nhận nước thải khá sớm Năm 2001, Thái Lan đã sử dụng phương

pháp mô hình Streeter-Phelps để đánh giá TLTĐ sông Prachinburi-Bangpakong dài

146km, chia thành 5 đoạn BOD là thông số được đưa ra xem xét đánh giá

1.1.2.5 TMDL tại Indonesia [24]

Sau nhiều năm triển khai áp dụng các công cụ kiểm soát ô nhiễm tại nguồn

cũng như cấp phép xả thải cho các nhà máy, khu công nghiệp có lưu lượng nước

thải lớn, năm 2008, Indonesia bắt đầu nghiên cứu và triển khai áp dụng TMDL

trong kiểm soát và bảo vệ nguồn nước tại các lưu vực sông

Từ năm 2012, Indonesia đã sử dụng công thức tính toán để xác định tổng thải

lượng ô nhiễm và áp dụng TMDL trong phân bổ thải lượng Sau khi xác định danh

mục các lưu vực sông cần được ưu tiên áp dụng triển khai TMDL, Inđonesia tiến

hành phân đoạn cho từng lưu vực sông và đưa ra mục tiêu chất lượng nước cần đạt

được theo tiêu chuẩn chất lượng nước Đồng thời xác định thông số ô nhiễm cần

kiểm soát và tiến hành phân bổ

Hiện nay, 5 lưu vực sông ở Indonesia (Musi, Citarum, Ciliwung, Brantas,

Barito) đang triển khai áp dụng TMDL cho 2 thông số BOD và COD

1.1.2.6 TMDL tại Hàn Quốc [24]

Từ năm 1998, Hàn Quốc đã xây dựng và ban hành các biện pháp toàn diện trong quản lý chất lượng nước cho 4 lưu vực sông lớn ở Hàn Quốc: Han, Nakdong, Gum và Yeongsan trong đó có việc áp dụng TMDL Năm 2004 đến năm 2010, triển khai áp dụng giai đoạn 1, từ năm 2005 đến năm 2010, triển khai giai đoạn 2 thực hiện áp dụng TMDL tại 4 lưu vực sông

Theo quy định, Bộ Môi trường Hàn Quốc xác định mục tiêu chất lượng nước cho từng đoạn sông, đặc biệt đối với lưu vực sông chảy qua nhiều thành phố lớn Người đứng đầu ủy ban tỉnh phụ trách quản lý môi trường nước xây dựng kế hoạch tổng thể TMDL Thị trưởng của các thành phố trên lưu vực sông và quận trưởng các quận tại Hàn Quốc phải xây dựng kế hoạch triển khai chương trình TMDL

Một trong những yếu tố đảm bảo hiệu quả chương trình TMDL tại Hàn Quốc

là ngăn không cho nước thải đổ trực tiếp vào nguồn tiếp nhận mà chảy vào vùng đệm xung quanh hai bên bờ của lưu vực sông Khu vực tiếp giáp với lưu vực sông (300m đến 1km) được quy định vùng đệm ven sông Đồng thời không cho phép các nguồn tác động như nhà hàng, nhà máy…được phép đặt tại vùng đệm này Chính phủ Hàn Quốc đã chi rất nhiều tiền để mua những vùng đệm này và tiến hành thương lượng với người dân nhằm tạo vùng đệm hoặc khu rừng đệm với hệ sinh thái hai bên bờ sông

1.1.3 Các bước thực hiện TMDL

Từ thực tiễn áp dụng TMDL trong quản lý môi trường LVS tại một số nước,

có thể thấy xây dựng và thực hiện, giám sát TMDL gồm các bước sau:

1 Xác định khu vực ô nhiễm cần xây dựng và thực hiện TMDL

2 Xác định chất ô nhiễm ở khu vực nghiên cứu và mức độ ô nhiễm dựa trên mục tiêu chất lượng nước đã được xác định (tiêu chuẩn)

3 Xác định các nguồn thải chất ô nhiễm (nguồn diện và điểm), và thải lượng

4 Đánh giá khả năng chịu tải

5 Thiết lập mục tiêu giảm thải lượng phát thải

6 Phân bổ thải lượng cho các nguồn xả thải ( nguồn điểm và nguồn diện)

7 Đặt mức độ an toàn

8 Xem xét các phương án theo mùa trong năm

9 Lập kế hoạch thực hiện và giám sát tình hình cải thiện chất lượng nước và giảm thải lượng chất thải qua các đợt quan trắc

1.2 Kết quả nghiên cứu và ứng dụng TMDL tại Việt Nam

1.2.1 Kết quả nghiên cứu TMDL tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc sử dụng các mô hình tính toán chất lượng nước, tính toán khả năng chịu tại của một số sông tại Việt Nam đã được bắt đầu từ đầu những năm

90 tại một số viện nghiên cứu và trường đại học tại Việt Nam Mô hình được dùng phổ biến là MIKE 11 của Công ty DHI Đan Mạch Ngoài ra một số mô hình của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) cũng được sử dụng như WASP5, QUAL 2E Các thông số nghiên cứu chủ yếu là BOD và COD

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông, Tỉnh Long An NCS Nguyễn Minh Lâm, 2013 Đã thực hiện đánh giá được tải lượng ô nhiễm với các kịch bản khác nhau do nước thải từ các nguồn ô nhiễm như sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp hiện tại và dự báo cho năm 2020 dựa trên phương pháp mô hình hóa bằng phần mềm MIKE11, từ đó đánh giá được khả năng chịu tải của sông Vàm Cỏ Đông

- đoạn chảy qua huyện Bến Lức, tỉnh Long An theo các kịch bản khác nhau Từ đó

đề xuất được các biện pháp quản lý tổng hợp và đồng bộ chất lượng nước sông Vàm

Cỏ Đông - đoạn chảy qua huyện Bến Lức, tỉnh Long An bao gồm các giải pháp công nghệ và phi công trình, cơ chế quản lý sông Vàm Cỏ Đông với công việc và quyền hạn để thực hiện các chương trình và dự án nhằm bảo vệ chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông [16]

Năm 2014 Trường Đại học Cần Thơ cũng đã thực hiện đề tài nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải của Sông Hậu đoạn chảy qua khu công nghiệp Trà Nóc Nội dung chủ yếu bao gồm đánh giá hiện trạng nguồn nước của sông Hậu và các phụ lưu, thải lượng khu công nghiệp Trà Nóc; tính toán khả năng chịu tải và tự làm sạch của đoạn sông; mô phỏng thủy lực và lan truyền ô nhiễm đối với DO và BOD (phần mềm MIKE 11) dự báo chất lượng nước khu vực nghiên cứu đến 2020, 2030

Đề tài cấp nhà nước KC.08.30/11-15 “Nghiên cứu xác định khả năng chịu tải

và dòng chảy tối thiểu của sông Vu Gia - Thu Bồn”: xây dựng phương pháp xác định khả năng chịu tải và dòng chảy tối thiểu trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn; đánh giá đượctài nguyên nước mặt, chất lượngnướcvà các tác độngcủa điều tiết hồ chứa đếnchế độthủy lực vùng hạ lưu; xác định nhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế trong lưu vực hiện tại và dự báo đếnnăm 2020, từ đó tính toán cân bằng nướctrong toàn lưu vực cho giai đoạn hiện tại và tương lai; xác địnhđượcvùng và thời gian thiếu nướctrong lưu vực; xây dựng được cơ sở dữ liệu và các bản đồ số về tài nguyên môi trường của lưu vực sông… Trên cơ sở đó, đề tài đã đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nướctrên lưu vực

Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải của môi trường nước phục vụ quy hoạch bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy Trình bày cơ

sở lý thuyết đánh giá sức chịu tải ô nhiễm của môi trường nước lưu vực sông và mô hình Mike 11 Tổng quan lưu vực sông Nhuệ - Đáy Áp dụng mô hình để tính toán khả năng chịu tải lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Đánh giá khả năng chịu tải các dòng sông trên địa bàn tỉnh Bình Dương để phục vụ cấp phép xả thải Viện Khí tượng thủy văn, Hải văn và Môi trường 2013 Đánh giá khả năng chịu tải của nguồn tiếp nhận nước thải tren sông Thị Vải

GS TS Nguyễn Tất Đắc Viện Khoa học công nghệ qui hoạch thủy lợi miền Nam Đánh giá khả năng chịu tải và đề xuất biện pháp quản lý bảo vệ môi trường nước Bảo Định thuộc địa bàn tỉnh Tiền Giang đến 2017 định hướng đến 2020 do

GS Lâm Minh Triết thực hiện 2014

1.2.2 Thuận lợi và thách thức khi áp dụng TMDL tại Việt Nam

+ Thuận lợi:

Hiện nay, Việt Nam đã xây dựng và ban hành nhiều văn bản pháp lý phục vụ công tác quản lý chất lượng nước tại Lưu vực sông như Luật bảo vệ môi trường năm 2014; Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước; Thông tư quy định về quy trình kỹ thuật trong quan trắc môi trường, Thông tư số 76/2017/TT-BTNMT quy định về đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của nguồn nước sông, hồ

Đã có các nghiên cứu đầu tiên về tính toán Tổng tải lượng ô nhiễm Mặc dù hiện nay chưa có nghiên cứu cụ thể nào được công bố về tổng tải lượng tối đa cho phép tại các lưu vực sông ở Việt Nam, tuy nhiên trong những năm qua, đã có một

số nghiên cứu tại một số Viện nghiên cứu, đề tài đã nghiên cứu khả năng chịu tải, hay ngưỡng chịu tải của một số hồ hoặc đoạn sông nhỏ Những nghiên cứu này là những tài liệu quan trọng để nhóm tư vấn tham khảo trong quá trình xây dựng phương pháp tính toán TLTĐ cho Việt Nam Bên cạnh đó, những kết quả nghiên cứu về phương pháp luận và mô hình tính toán TLTĐ trên thế giới cũng là tài liệu

và công cụ vô cùng cần thiết giúp ích không nhỏ cho quá trình nghiên cứu

+ Khó khăn:

Khó khăn trong xây dựng và lựa chọn phương pháp luận phù hợp với điều kiện của Việt Nam Hiện nay, một trong những quốc gia thành công trong áp dụng công cụ TMDL trong công tác quản lý chất lượng nước là Mỹ (Cục BVMT Mỹ -

US EPA) Tại Mỹ, phương pháp tính toán TMDL được xây dựng và áp dụng chung cho tất cả các bang ở nước Mỹ Quá trình nghiên cứu cho thấy, phương pháp luận TMDL do Cục BVMT Mỹ xây dựng mang tính tối ưu và được nhiều nước trên thế giới áp dụng Tuy nhiên, dựa trên nguyên tắc chung đã được xây dựng, mỗi quốc gia, căn cứ tình hình thực tế về hiện trạng chất lượng nước, đặc điểm địa hình, lại xây dựng phương pháp luận/phương pháp tính toán riêng phù hợp với đất nước mình Tại Việt Nam, mỗi lưu vực sông bị ô nhiễm bởi các nguồn tác động khác

nhau, đặc tính tự nhiên của mỗi sông khác nhau, hiện trạng, địa hình cũng rất khác nhau Do vậy, để xây dựng và lựa chọn phương pháp tính toán TMDL phù hợp không phải là vấn đề đơn giản

Chưa có qui hoạch sử dụng tài nguyên nước đối với các LVS chính do đó mâu thuẫn trong mục đích sử dụng nước đối với từng đoạn sông trong lưu vực là phổ biến Cùng một đoạn nhưng có nhiều mục đích sử dụng khác nhau do các cơ quan địa phương khác nhau qui định Ngoài ra, mâu thuẫn giữa thượng nguồn và hạ nguồn trong mục đích sử dụng nước Mâu thuẫn cũng xảy ra giữa các địa phương cũng xảy ra trong thời gian gần đây khi mỗi địa phương ưu tiên xem xét nhu cầu sử dụng nước của mình mà không chú ý đến các địa phương liên quan ở thượng nguồn

và hạ nguồn Do đó việc áp dụng các qui chuẩn theo QCVN 08-MT:2015 là khó khăn, không rõ mức nào được áp dụng đúng [15]

Khó khăn trong việc lựa chọn và áp dụng mô hình tính toán TMDL Hiện nay,

có rất nhiều mô hình đã được xây dựng và áp dụng cho tính toán TMDL như STREETER PHELPS, QUAL, MIKE….Mỗi mô hình lại yêu cầu thông tin đầu vào khác nhau và có những ưu điểm và hạn chế riêng, phù hợp với đặc tính của từng đoạn sông Do vậy, rất khó để có thể lựa chọn ra một mô hình có thể áp dụng chung cho tất cả lưu vực sông Trong khi kinh phí cho việc nghiên cứu và chạy mô hình tính toán lại không hề nhỏ

Khó khăn trong thu thập thông tin đầu vào phục vụ tính toán TMDL Một trong những yếu tố ảnh hưởng và tác động đến thành công và độ tin cậy của kết quả tính toán TMDL là thông tin/dữ liệu đầu vào để tính toán Để tính toán TMDL cần

có đầy đủ số liệu về hiện trạng chất lượng nước, thống kê nguồn thải, kết quả quan trắc nguồn thải, đặc tính sông ….Tuy nhiên tất cả thông tin trên đều không dễ có thể thu thập được Thiếu dữ liệu đầu vào không chỉ gây khó khăn trong việc chạy mô hình tính toán mà còn ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả

1.2.3 Đề xuất phương pháp luận xây dựng, áp dụng TMDL trong kiểm soát môi trường lưu vực sông tại Việt Nam

Các bước và nội dung cụ thể: Căn cứ vào kết quả nghiên cứu kinh nghiệm trong nước và thế giới, tác giả lựa chọn để phát triển TMDL cho các lưu vực sông ở Việt

Nam là cách tiếp cận hướng dẫn thực hiện TMDL của Mỹ Theo đó các nội dung tối thiểu cần phải có của 1 TMDL được tóm tắt như sau:

1 Xác định khu vực ô nhiễm cần xây dựng và thực hiện TMDL

Phân tích mục tiêu bảo vệ chất lượng nước

2 Xác định chất ô nhiễm ở khu vực nghiên cứu và mức độ ô nhiễm dựa trên mục tiêu chất lượng nước đã được xác định (tiêu chuẩn)

3 Đánh giá khả năng chịu tải, xác định các nguồn thải (điểm và diện) và thải lượng

4 Thiết lập mục tiêu giảm thải lượng phát thải

5 Phân bổ thải lượng cho các nguồn xả thải

6 Đặt mức độ an toàn

7 Xem xét các phương án theo mùa trong năm

8 Kế hoạch thực thi và giám sát

9 Giám sát tình hình cải thiện chất lượng nước và giảm thải lượng chất thải qua các đợt quan trắc

10 Điều chỉnh phân bổ dựa trên kết quả giám sát, quan trắc để đạt mục tiêu

đề ra

1.3 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.3.1 Điều kiện tự nhiên tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy

a Vị trí địa lý [2]

Sông Nhuệ tức Nhuệ Giang là một con sông nhỏ, phụ lưu của sông Đáy Sông

dài khoảng 76 km, chảy ngoằn ngoèo gần như theo hướng bắc Tây Bắc-Nam Đông Nam qua địa phận thành phố Hà Nội và tỉnh Hà Nam

Điểm bắt đầu của nó là rãnh Liên Mạc (20005’27” vĩ độ Bắc, 105o46’12” kinh

độ Đông), lấy nước từ sông Hồng trong địa phận quận Bắc Từ Liêm (thành phố Hà Nội) và điểm kết thúc của nó là cống Phủ Lý (20032’42” vĩ độ Bắc, 105o54’32 kinh

độ Đông) khi hợp lưu vào sông Đáy gần thành phố Phủ Lý (tỉnh Hà Nam) Sông chảy qua các quận, huyện: Bắc Từ Liêm, Nam Từ Liêm, Hà Đông, Thanh Trì, Thanh Oai, Thường Tín, Phú Xuyên của thành phố Hà Nội; huyện Duy Tiên của

tỉnh Hà Nam và cuối cùng đổ vào sông Đáy ở khu vực thành phố Phủ Lý Sông Nhuệ lấy nước để tưới cho hệ thống thủy nông Đan Hoài với lưu lượng khoảng 30m2/s, sông nhuệ còn còn có nhiệm vụ tiêu nước cho thành phố Hà Nội, thị xã Hà Đông rồi sau đó chảy vào sông Đáy tại tthị xã Phủ lý

Diện tích lưu vực của nó khoảng 1.075 km² (phần bị các đê bao bọc) Trên địa bàn Hà Nội, sông có chiều dài 61,5 km Độ rộng trung bình của sông là 30 - 40 m Sông chảy ngoằn ngoèo theo hướng Bắc - Nam ở thượng nguồn và theo hướng Đông Bắc - Tây Nam ở hạ và trung lưu Lưu vực được giới hạn phía Đông Bắc giáp với lưu vực sông Hồng, phía Tây giáp với lưu vực sông Đáy, phía Nam giáp với lưu vực sông Châu Giang Ngoài ra, nối sông Đáy với sông Nhuệ còn có các sông nhỏ như sông La Khê (qua quận Hà Đông), sông Tô Lịch, sông Vân Đình, sông Duy Tiên, sông Ngoại Độ [25]

Sông Đáy là dòng sông chảy suốt qua các tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam, Ninh

Bình và Nam Định Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km và là một trong năm con sông dài nhất ở miền Bắc Việt Nam (Hồng, Đà, Lô, Cầu, Đáy) Lưu vực sông Đáy (cùng với phụ lưu sông Nhuệ) hơn 7.500 km² trên địa bàn các tỉnh thành Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định

Sông Đáy ngoài vai trò là sông chính của các sông Bùi, sông Nhuệ, sông Bôi, sông Hoàng Long, sông Vạc nó còn là một phân lưu của sông Hồng khi nhận nước

từ sông Nam Định nối tới từ hạ lưu sông Hồng Trước đây sông Đáy còn nhận nước của sông Hồng ở địa phận Hà Nội giữa huyện Phúc Thọ và huyện Đan Phượng Quãng sông này còn có tên là sông Hát hay Hát giang Chỗ sông Hồng tiếp nước là Hát Môn Song hiện nay khu vực này đã bị bồi lấp, nguồn cung cấp nước cho sông chủ yếu ở các nhánh bên hữu ngạn chảy từ vùng núi Hòa Bình

Ở thượng nguồn, lưu lượng của sông bất thường nên mùa mưa thì lũ quét lại thêm dòng sông quanh co uốn khúc nên dễ tạo ra những ghềnh nước lớn Đến mùa khô thì lòng sông có chỗ cạn lội qua được nên thượng lưu sông Đáy thuyền bè không dùng được Đoạn hạ nguồn từ thị trấn Vân Đình, Ứng Hòa, Hà Nội đến cửa Đáy được công nhận là tuyến đường sông cấp quốc gia

Sông Đáy khi xuôi đến Vân Đình thì lòng sông rộng ra, lưu tốc chậm lại nên

có thể đi thuyền được Khúc sông đây men đến vùng chân núi nên phong cảnh hữu tình Đến địa phận huyện Mỹ Đức, sông Đáy tiếp nhận dòng suối Yến (thủy lộ vào chùa Hương) Vượt đến tỉnh Hà Nam khi sông chảy vào thành phố Phủ Lý thì dòng sông Nhuệ góp nước từ phía tả ngạn Sông Đáy tiếp tục hành trình xuôi nam đón sông Bôi (sông Hoàng Long) bên hữu ngạn từ miền núi tỉnh Hòa Bình và Ninh Bình dồn về tại ngã ba Gián Khẩu, cách thành phố Ninh Bình khoảng 10 km về phía Bắc Đoạn này sông được gọi sông Gián Khẩu Qua khỏi Ninh Bình khoảng 20 km thì bên tả ngạn có phụ lưu là sông Đào (sông Nam Định) thêm nước rồi tiếp tục nhận nước sông Vạc bên hữu ngạn Gần đến biển, sông Đáy chuyển hướng từ Tây Bắc-Đông Nam sang Đông Bắc - Tây Nam rồi đổ ra vịnh Bắc Bộ ở Cửa Đáy, xưa gọi là cửa Đại An hay Đại Ác thuộc huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình và huyện Nghĩa Hưng, tình Nam Định

b Đặc điểm tự nhiên

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy được coi là một trong những điểm “nóng” trong vấn đề

ô nhiễm trên các lưu vực sông ở Việt Nam Lưu vực sông Nhuệ - Đáy bao gồm một phần Thủ đô Hà Nội và các tỉnh Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hòa Bình Báo cáo năm 2013 về tình hình triển khai các đề án bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy cho biết chất lượng nước của nhiều đoạn thuộc LVS Nhuệ - sông Đáy đã bị ô nhiễm tới mức báo động, đặc biệt vào mùa khô, giá trị các thông số BOD5, COD, Coliform… tại các điểm đo đều vượt QCVN 08-:2008/BTNMT nhiều lần [2, 14]

Đánh giá được vai trò và tầm quan trọng của công tác quản lý tổng hợp thông tin các nguồn phát sinh nước thải đổ vào lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy, Thủ tướng chính phủ đã ra quyết định số 1435/QĐ-TTg ngày 18 tháng 8 năm 2014 về việc ban hành Kế hoạch thực hiện Đề án tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến năm 2020 Trước đó, Thủ tướng đã ban hành Quyết định số 681/QĐ-TTg ngày 03 tháng 5 năm 2013 về Đề án tổng thể bảo vệ môi trường khu vực nông thôn đến năm 2020, trong đó tập trung quản lý chặt chẽ các nguồn thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy sản trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến năm 2030

Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy (Hình 1.3) có diện tích 7.665 km2 (chiếm 2% tổng diện tích của cả nước và 10% diện tích LVS sông Hồng ở Việt Nam) [2] Tổng lưu lượng hàng năm khoảng 28,8 tỷ m3 Khí hậu lưu vực bao gồm mùa mưa (tháng

6 đến tháng 10) và mùa khô (tháng 11 đến tháng 5) Các dòng chi lưu chính là: sông Nhuệ, sông Thanh Hà, sông Tích, sông Hoàng Long, sông Châu Giang, sông Dao, sông Ninh Cơ và sông Tô Lịch (một nhánh chính của sông Nhuệ nhận nước từ sông

Lu, sông Kim Ngưu và sông Sét) Diện tích LVS bao phủ tất cả các tỉnh Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định và một phần của Hà Nội và Hòa Bình với dân số 12,5 triệu người (2019) và mật độ dân số: 1070 người/km2 (gần gấp 4 lần mức trung bình toàn quốc) Tại khu vực này, năm 2019 có 4.100 cơ sở công nghiệp, 1350 làng nghề và 4.200 cơ sở y tế với 78.000 giường bệnh [3]

Sông Nhuệ - sông Đáy là hệ thống sông phân bố của sông Hồng và tạo thành một tiểu lưu vực thuộc vùng LVS vốn lớn hơn nhiều này Khu vực tiểu lưu vực rộng lớn, giàu tài nguyên và đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam nói chung và vùng ngập lũ sông Hồng nói riêng

Tiểu lưu vực có 2 con sông chính chảy từ sông Hồng - sông Đáy và sông Nhuệ

và nhiều dòng chi lưu lớn khác bao gồm sông Tích, sông Thanh Hà, sông Hoàng Long, sông Vạn, sông Nhuệ, sông Sắt và sông Đào Một số sông (sông Châu Giang

và sông Đào) hiện đang và trước đây đã từng là là các nhánh của sông Hồng Số còn lại làm nhiệm vụ thoát nước cho các địa phương thuộc LVS Hệ thống sông này cũng nối với sông Ninh Cô qua kênh Quan Liêu

Hình 1.3 Bản đồ lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Sông Đáy có chiều dài 237 km Kể từ khi xây dựng Đập Đáy vào năm 1937, lượng nước sông Hồng chảy vào Sông Đáy càng ngày càng giảm đáng kể Sông Đáy đã mang nhiều hơn chức năng là dòng chảy thoát lũ mùa mưa và cấp nước vào mùa khô [11]

Sông Nhuệ dài 74 km và tiếp nhận nước từ sông Hồng qua kênh Liên Mạc Sông Nhuệ cũng là hệ thống thoát nước cho thành phố Hà Nội và quận Hà Đông Sông Nhuệ nối sông Đáy tại thành phố Phủ Lý Sông Nhuệ có diện tích lưu vực là 1.070 km2 [11] Sông Hồng cung cấp khoảng 85 đến 90% lưu lượng hàng năm trong lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy: 25,7 tỷ m3 trong tổng số 28,8 tỷ m3/năm Sông Hoàng Long cung cấp 0,68 tỷ m3 (2,4%); Sông Tích và sông Đáy cung cấp 1,35 tỷ m3 (4,7%) [10]

Mùa mưa (từ tháng 6 đến tháng 10) cung cấp từ 70% đến 80% tổng lưu lượng dòng chảy hàng năm Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 5 Nước trong mùa khô được cung cấp chủ yếu từ sông Nhuệ Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc và sông Đào Sông Đào vận chuyển một lượng lớn nước từ sông Hồng (bình quân từ 200 đến 300 m3/s) [19, 25]

Dòng chảy của tiểu lưu vực sông phản ánh cả chế độ dòng chảy sông Hồng và đặc tính dòng chảy khu vực miền núi (tỉnh Hoà Bình), cũng như ảnh hưởng thủy triều từ Vịnh Bắc Bộ Do đó, thủy văn của hệ thống sông rất phức tạp và có sự khác biệt cụ thể giữa các đoạn sông Dòng chảy của sông bị ảnh hưởng rất lớn bởi việc đóng cửa hoặc mở cửa các tuyến đê sông Hồng ở Liên Mạc (sông Hồng) và sông Thanh Liệt (sông Tô Lịch) và các kênh khác trên sông chính như: Hà Đông, Đông Quan, Nhật Tựu và Lương Co - Điệp Sơn

Ở hạ lưu sông, triều và triều xuống thường chỉ ảnh hưởng đến việc thoát nước

ở các sông gần biển Tuy nhiên, nếu có bão lớn và mưa gió, mực nước biển sẽ dâng cao và các vùng đất trũng sẽ bị ngập lụt nghiêm trọng trong một thời gian dài

c Tài nguyên thiên nhiên và đặc điểm môi trường [2]

Do địa hình đa dạng gồm vùng núi, đồi núi và vùng đồng bằng, khu vực tiểu lưu vực có một loạt các hệ sinh thái như sườn đồi, núi đá vôi, các vùng nước ngọt

và đất ngập nước Mặc dù các phần chính của tiểu lưu vực đã bị khai thác thời gian dài, đặc điểm sinh thái của lưu vực nói chung vẫn còn đa dạng và phong phú Các phần của tiểu lưu vực được dành riêng như rừng đặc dụng, vườn quốc gia Cúc Phương và Ba Vì, khu bảo tồn Hương Sơn và Hoa Lư, khu bảo tồn đầm lầy Vân Long và Xuân Thuỷ

Địa hình đa dạng, với phần lớn diện tích đất bằng phẳng, cho thấy đây là vùng tiểu lưu vực có lợi thế mạnh mẽ cho phát triển kinh tế Tuy nhiên, vấn đề là lũ lụt tại các vùng đất thấp Nhiều chỗ chiều cao đê thấp hơn tiêu chuẩn đến 1,2 mét nên vùng thấp và đầm lầy, đặc biệt là vùng chứa lũ của sông Ðáy, thường bị ngập trong mùa mưa Nhiều vùng thường bị ngập nước sâu đến 4 mét ảnh hưởng đến sinh hoạt

và sản xuất của người dân địa phương

1.3.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Tiểu lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy có dân số khoảng 12,5 triệu người (2019)

Từ năm 1996 đến năm 2002, dân số của tiểu lưu vực tăng 1,27% mỗi năm, đặc biệt

là ở khu vực thành thị Có một vùng đô thị lớn tại tiểu lưu vực này là Hà Nội, thủ đô của Việt Nam, Nam Định là thành phố loại 2 và nhiều thành phố thuộc tỉnh và các khu công nghiệp khác Dân số tăng mạnh - từ năm 1996 đến năm 2003, tốc độ tăng dân số bình quân năm là 5% (5,58% đối với Hà Nội) Từ năm 2015 đến năm 2019, tốc độ tăng dân số bình quân năm của các tỉnh lưu vực sông Nhuệ - Đáy là 0,91% (2,27% đối với Hà Nội) [3]

Mật độ dân số trung bình năm 2019 khoảng 1070 người/km2 (gấp gần 4 lần mức trung bình toàn quốc) Tất cả các tỉnh ngoại trừ Hòa Bình có mật độ dân số nhỏ hơn mức trung bình toàn quốc, trong khi Hà Nội có mật độ trên trung bình trên 13 lần Do đó, tình trạng của sông liên quan trực tiếp đến một lượng dân số lớn và ngày càng tăng [3]

Tiểu lưu vực sông Nhuệ ngày càng chịu áp lực từ các hoạt động phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt là việc thành lập và vận hành các khu công nghiệp, khu dân

cư, làng nghề, các xí nghiệp nhỏ, khai thác và chế biến, và các hoạt động nông nghiệp Điều này đã gây ra những thay đổi đáng kể đối với môi trường nói chung và các đặc điểm môi trường liên quan đến nước

Cơ cấu kinh tế dựa vào các ngành công nghiệp, nông nghiệp và làng nghề Nông nghiệp, làng nghề góp phần quan trọng vào nền kinh tế; Từ 60 đến 70% tổng dân số làm nông nghiệp, đóng góp 21% sản lượng kinh tế Trong vài năm qua, GDP của các tỉnh đã tăng lên đáng kể [3]

Hiện nay, thành phố Hà Nội có hơn 1.350 làng nghề, chiếm 45% tổng số làng nghề của cả nước, trong đó có 305 làng nghề đã được công nhận thuộc 23 quận, huyện và thị xã Theo Trung tâm Khuyến công và Tư vấn phát triển công nghiệp (Sở Công Thương Hà Nội), nhiều làng nghề vẫn giữ được tốc độ phát triển tốt, như sơn mài, khảm trai, điêu khắc gỗ, thêu, dệt lụa,…[3]

Từ đó ta thấy được sức ép của kinh tế lên môi trường nước rất lớn Các cơ quan cần phải giảm thiểu sức ép lên môi trường cho tương lai và đưa ra các biện pháp quản lý phù hợp

1.3.3 Hiện trạng chất lượng nước tiểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Chất lượng nước sông ở tiểu lưu vực này phụ thuộc vào dòng chảy của sông, nước thải trên thượng nguồn sông và ô nhiễm từ nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản

ở phần hạ lưu của hệ thống sông Nói chung, nước sông Đáy ít ô nhiễm hơn sông Nhuệ Chất gây ô nhiễm chủ yếu là chất hữu cơ và coliform và thường ở mức tương đối cao, đặc biệt là vào mùa khô Ô nhiễm có xu hướng gia tăng [9]

Ở Hà Nội, nước mặt sông, hồ và cống bị ô nhiễm nghiêm trọng Các thông số

đo được đều vượt TCVN (B1) (đối với nước thải sinh hoạt) Kết quả giám sát do Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường tiến hành vào cuối năm

2016 cho thấy nồng độ DO thấp COD vượt TCVN (B1) 7-8 lần; BOD5 7 lần 1.4) Mức độ coliform gần gấp đôi TCCP (B)

Hình 1.4 Nồng độ BOD 5 tại Hà Nội

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Hầu hết nước mưa, cộng với nước thải công nghiệp và nước sinh hoạt từ thành phố Hà Nội và các khu vực lân cận, đều chảy vào các con sông trong thành phố Nước thải chảy qua sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt Hệ thống sông bị ô nhiễm nặng

nề vì cho đến gần đây chưa hề có nước thải công nghiệp, nông nghiệp và nước thải sinh hoạt nào được xử lý cả Hồ Yên Sở hiện đang tiếp nhận hầu hết lượng nước thải của Hà Nội Lượng nước thải này được bơm vào sông Hồng và làm giảm lượng nước thải từ sông Tô Lịch Tuy nhiên, hoạt động này hạn chế chủ yếu vào mùa khô,

và vào mùa mưa một số lượng lớn nước thải vẫn chảy trực tiếp vào sông Nhuệ

Ở vùng thượng lưu, trước khi tiếp nhận nước đổ vào từ Hà Nội, chất lượng nước của sông Nhuệ nói chung là tốt, mặc dù mức độ trầm tích lơ lửng trong nước rất cao

Các đoạn sông Nhuệ qua thị xã Hà Đông (Phúc La) trước khi tiếp nhận nước

từ sông Tô Lịch, đang bị ô nhiễm nghiêm trọng: COD và BOD5 vượt TCVN (B1) khoảng từ 3 đến 4 lần DO vẫn còn rất thấp và không đạt TCVN (A2) Nước nhìn rất bẩn, có màu đen đặc và có mùi hôi thối nặng

Hình 1.5 Xu hướng lượng BOD 5 tại sông Nhuệ

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Vùng hạ lưu sông, từ đoạn hợp lưu của sông Tô Lịch, dòng sông bị ô nhiễm rất nặng, đặc biệt vào mùa khô Đây là thời điểm dòng chảy sông Hồng đạt mức pha loãng thấp nhất Ngay cả trong mùa mưa, BOD5, DO, NH4+, và coliform đều không đạt TCVN (B1)

Từ đoạn sông Tô Lịch hợp lưu với sông Đáy, mức độ ô nhiễm dần dần giảm vì các chất ô nhiễm được đồng hóa và phân tán Tuy nhiên, ô nhiễm tổng thể, nhìn chung vẫn ở mức vượt TCVN (B1) (Hình 1.5)

Mặc dù việc xả nước thải vào sông Tô Lịch hiện đang được xử lý tại hồ Yên

Sở và bơm vào sông Hồng vào mùa khô, xu hướng gia tăng ô nhiễmsông Nhuệ vẫn hiện hữu Hình cho thấy mức COD ngày càng tăng theo thời gian

Hình 1.6 COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam)

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Sông Đáy bị ô nhiễm cục bộ với mức độ ô nhiễm có xu hướng tăng, đặc biệt khi dòng sông bị ảnh hưởng bởi dòng chảy ô nhiễm từ sông Nhuệ

Từ quận Hà Đông (Hà Tây) đến thành phố Phủ Lý (Hà Nam), nước sông Ðáy

bị ô nhiễm chủ yếu do chất hữu cơ Các thông số tiêu biểu về ô nhiễm hữu cơ ở các đoạn sông chảy qua Ứng Hòa và Mỹ Đức ở Hà Tây, Kim Bảng và Phủ Lý ở Hà Nam đều vượt TCVN (A2) Tại cầu Hồng Phú (Phủ Lý, Hà Nam - nơi hợp lưu của sông Nhuệ, sông Đáy và sông Châu Giang) - nước bị ô nhiễm với mức ô nhiễm hữu

cơ tương đối cao, nhất là vào mùa khô khi sông Liên Mạc đóng cửa - xem Hình 1.8 biểu thị xu hướng BOD5 và COD tại cầu Tế Tiêu và cầu Hồng Phú

Hình 1.7 COD tại sông Nhuệ ở Nhật Tựu (Hà Nam)

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Từ Phủ Lý đến chỗ sông Hoàng Long gặp sông Đáy (Gián Khẩu - Gia Viễn - Ninh Bình), nước sông bị ô nhiễm nghiêm trọng không chỉ bởi dòng chảy từ sông Nhuệ mà còn bởi nước thải từ các hoạt động sinh hoạt và sản xuất công nghiệp tại thị xã Phủ Lý BOD5 cao gấp 2-3 lần TCVN (A2) Tương tự, sông nhận nước từ sông Hoàng Long vốn đã bị ô nhiễm sau khi chảy qua Hòa Bình và Ninh Bình (huyện Gia Viễn)

Hình 1.8 Xu hướng tại Tế Tiêu và cầu Hồng Phú

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Hình1.9 Xu hướng COD của sông Đáy từ Hà Nam (giữa) đến Nam Định

(hạ lưu)

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Khu vực hạ lưu của sông Đáy (từ Kim Sơn đến cửa sông) cũng bị ô nhiễm Mặc dù nước thải từ thượng nguồn và giữa sông được pha loãng và các chất gây ô nhiễm được phân tán và đồng hóa, chất lượng nước của của sông vẫn bị bị ảnh hưởng bởi chất thải từ sản xuất nông nghiệp và các hoạt động sinh hoạt Nhiều chỉ

số vẫn không đáp ứng TCVN (A2)

Tại các đoạn sông Đáy từ Sông Gia Viễn đến Kim Sơn (Ninh Bình), nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và các chỉ số không đạt TCVN (A2) (ví dụ BOD5 cao gấp 2-3 lần so với tiêu chuẩn) Chất lượng ở một số đoạn không đạt tiêu chuẩn TCVN (B1), đặc biệt tại Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình, ở đây nước đen và nhiều bùn

Nhìn chung, chất lượng nước của sông Đáy thay đổi dọc theo chiều dài dòng chảy và theo thời gian Tuy nhiên, chất lượng nước của sông đã xấu đi trong những năm gần đây - xem Hình 1.9, thể hiện sự thay đổi COD (trung bình/năm) theo thời gian ở Hà Nam (giữa sông) và ở Nam Ðịnh (hạ lưu)

Các sông khác trong lưu vực cũng có dấu hiệu chất lượng nước suy giảm Sông Tích bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ ở mức vượt quá TCVN (A2) Điều này là do dòng sông tiếp nhận nước thải ô nhiễm từ vùng Hoà Lạc và Sơn Tây vốn đang phát triển nhanh và sông Bùi Chất lượng nước của sông Bùi đang bị ô nhiễm

do sản xuất và nước thải sinh hoạt từ Lương Sơn và Hòa Bình

Hình 1.10 Xu hướng COD tại sông Châu Giang

(Nguồn: Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường) [1]

Sông Châu Giang bị ô nhiễm và ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng Con sông này nối liền sông Đáy và sông Nhuệ ở Phủ Lý Tuy nhiên, việc tách khỏi sông Hồng

đã hoàn tất, và chất lượng nước ngày càng bị ảnh hưởng bởi chất thải nông nghiệp

và nước từ sông Nhuệ và sông Đáy Kết quả giám sát cho thấy một số chất ô nhiễm tăng lên liên tục, như COD, trong những năm gần đây (Hình 1.10)

Sông Hoàng Long bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ ở mức độ tương đối cao tại khu vực hợp lưu với sông Đáy sau khi chảy qua Hòa Bình, Nam Định và Ninh Bình BOD và COD ở mức TCVN (hoặc B1)

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu tính toán và ứng dụng tính tổng lượng thải tối đa (TMDL) cho lưu vực sông ở Việt Nam - ứng dụng thử nghiệm đối với COD cho đoạn từ Phủ Lý đến Gián Khẩu thuộc Lưu vực sông Nhuệ - Đáy

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

 Phạm vi không gian: Nghiên cứu được thực hiện ứng dụng tại LVS Đáy

Nhuệ- Phạm vi thời gian: 02 năm, từ năm 2017 đến năm 2018

 Mục tiêu chất lượng tại khu vực nghiên cứu

Căn cứ theo kết quả điều tra, khảo sát hiện trạng sử dụng nước, mỗi đoạn sông được xác định một mục đích sử dụng chính hoặc cao nhất trong số các mục đích sử dụng Năm nhóm mục đích sử dụng nước được xác định cho LVS Nhuệ - Đáy gồm:

- Cấp nước sinh hoạt, bảo tồn động thực vật thủy sinh và mục đích tương đương (A1)

- Cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp và mục đích tương đương (A2)

- Tưới tiêu, thủy lợi và mục đích tương đương (B1)

- Giao thông thủy và mục đích tương đương (B2)

- Không sử dụng cho bất kỳ mục đích nào (K)

Dưới đây là kết quả phân vùng theo mục đích sử dụng nước tại khu vực nghiên cứu (được chia thành 6 đoạn):

Bảng 2.1: Phân vùng mục đích sử dụng nước tại khu vực nghiên cứu

Mục đích lựa chọn

Căn cứ chính xác định mục đích sử dụng

Các vấn đề cần thống nhất

Lý - Hà Nam

B1

Theo kết quả điều tra khảo sát đo vẽ thực địa

Hà Nam

A1

Cung cấp nước cho nhà máy nước sinh hoạt

Đoạn sông phía trên được phân đoạn mục đích B1, theo tính chất dòng chảy, điều này chưa phù hợp

Hà Nam

A1

Cung cấp nước cho nhà máy nước sinh hoạt

Đoạn sông phía trên được phân đoạn mục đích B1, theo tính chất dòng chảy, điều này chưa phù hợp

Hà Nam

B1

Theo kết quả điều tra khảo sát đo vẽ thực địa

A1

Cung cấp nước cho nhà máy nước sinh hoạt (trạm cấp nước thôn Trung Hiền Hạ, Hà Nam)

Đoạn sông phía trên được phân đoạn mục đích B1, theo tính chất dòng chảy, điều này chưa phù hợp Bảng trên cho thấy mục đích sử dụng nước tại các đoạn trên khu vực nghiên cứu khác nhau, tập trung chủ yếu 2 mục đích sử dụng cao nhất là B1, và A1 Căn cứ

vào kết quả khảo sát chất lượng nước qua các năm, mức độ phù hợp giữa mục đích

sử dụng nước và hiện trạng chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu cũng được đánh giá như sau:

Bảng 2.2: Đánh giá mức độ phù hợp của mục đích sử dụng nước

Mục đích sử dụng nước (Ký hiệu)

Hiện trạng chất lượng nước (Ký hiệu)

Lý - Hà Nam

2 Khu vực thị trấn Kiện Khê - Thanh

Hà Nam

4 Khu vực xã Thanh Nghị - Thanh

A1 B1 Không phù hợp

Có thể thấy chỉ có 2 đoạn sông có mục đích sử dụng nước phù hợp với chất lượng nước, còn lại 4 đoạn không phù hợp (chất lượng nước không đảm bảo cho mục đích sử dụng nước) Đây là cơ sở cho xác định mục tiêu cải thiện chất lượng nước cho 4 đoạn sông trên phù hợp với mục đích sự dụng nước

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Phương pháp luận để tính toán TMDL cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy;

- Ước tính phân bổ thải lượng của nguồn điểm và nguồn diện;

- Xác định thải lượng ô nhiễm và khả năng tiếp nhận/tự làm sạch của dòng sông;

- Xây dựng mô hình chất lượng nước nhằm hỗ trợ tính toán trong việc thiết lập TMDL

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

Số liệu được thu thập cho đề tài được lấy từ các quá trình nghiên cứu, báo cáo

từ các nguồn:

“Xây dựng báo cáo nghiên cứu phương pháp xây dựng và ứng dụng TMDL trong kiểm soát ô nhiễm” (Mã số: CS9/VEA)

Thuộc Dự án thành phần 1 “Tăng cường thể chế và thực thi” thuộc Dự án

“Quản lý ô nhiễm các khu công nghiệp thuộc lưu vực sông Đồng Nai, sông Nhuệ - Đáy” (Số tín dụng: Cr 5175-VN)

2.3.3 Phương pháp điều tra khảo sát tại khu vực ứng dụng triển khai TMDL

Thu thập ý kiến cộng đồng, khảo sát địa hình, tình hình phát triển kinh tế xã hội trên lưu vực sông