Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 2 Bảo vệ nước lục địa - Chương 6 pdf

Lưu lượng nước tính toán vệ sinh giữ lại trong sông được xác định bằng cách dẫn các hệ số tính đến tổ hợp các nhân tố khác nhau, đặc trưng cho ý nghĩa kinh tế của sông ngòi, chế độ sinh

thời kỳ kiệt trên phần lớn sông ngòi của Liên Xô vμo mùa đông

hay hè - thu trong trường hợp nμy lμm hạn chế đáng kể khả

năng sử dụng chúng để lấy nước Trong khi đó quan trắc được

dao động lớn của dòng chảy kiệt theo các năm Do vậy, việc

nghiên cứu trạng thái tự nhiên của sông ngòi vμo những năm ít

nước nhất với các giá trị dòng chảy nhỏ nhất trong thời kỳ kiệt

có ý nghĩa lớn nhất Nếu như trong các điều kiện như vậy, ở

trong sông giữ được các nguồn lợi sinh thái thì giá trị nμy của

dòng chảy kiệt (hay cực tiểu) sẽ được chấp nhận hoặc như cho

phép tối thiểu (nếu như trong sông tạo ra các điều kiện trên

ranh giới lợi ích sinh thái), hoặc lμ gốc để tính toán Lưu lượng

nước tính toán (vệ sinh) giữ lại trong sông được xác định bằng

cách dẫn các hệ số tính đến tổ hợp các nhân tố khác nhau, đặc

trưng cho ý nghĩa kinh tế của sông ngòi, chế độ sinh hóa vμ

thủy hóa của chúng, khả năng tự lμm sạch, dạng ô nhiễm vμ các

điều kiện khác, ảnh hưởng đến chất lượng nước

Chương 6

dự báo chất lượng tμi nguyên nước

Dự báo chất vμ lượng nước lục địa lμ giai đoạn hoμn thiện của kiểm soát Các phương pháp dự báo chất lượng nước đang

áp dụng hiện nay có thể chia ra hai dạng: dựa trên đề xuất bảo toμn theo thời gian xu hướng của quá trình diễn ra trong đối tượng nước vμo thời kỳ nghiên cứu chúng (phương pháp ngoại suy hay phương pháp khoanh vùng), vμ dựa trên cơ sở mô phỏng toán học hay nghiên cứu vật lý các quá trình thủy động lực, quá trình lý hóa vμ các quá trình khác diễn ra trong thủy vực vμ sông ngòi vμ tính đến qui luật thay đổi trạng thái của đối tượng nước với sự thay thế các nhân tố chính xác định trạng thái nμy - mô hình hóa quá trình (toán học, vật lý, phòng thí nghiệm) hoặc tạo ra các đối tượng mô hình, lãnh thổ, khu vực Theo thời gian dự kiến dự báo có thể lμ hạn ngắn hoặc hạn dμi Khi sử dụng phương pháp ngoại suy, thời gain qt cần phải dμi hơn thời gian dự báo khá nhiều (từ 3 lần trở lên), bao trọn các thời kỳ nhiều vμ ít nước của dòng chảy, còn tính chất phá vỡ chất vμ lượng dòng chảy cần bảo toμn chế độ dừng vμ đơn hướng Với sự thay đổi đột ngột các nâhn tố nhân sinh, xác định trạng thái đối tượng nước, đặc biệt nếu các đột biến nμy khó

tiến đoán, nhận được các số liệu dự báo khá thoả mãn thường

khó xảy ra Kết quả tốt nhất thu được khi ngoại suy các đường

cong (hay vùng điểm) sự thay đổi lượng dòng chảy sông ngòi vμ

thể tích nước thủy vực dưới ảnh hưởng của các hoạt động kinh

tế đã xác định theo các đặc trưng trung bình năm của dòng chảy

sông ngòi hay mực nước các thủy vực Cũng như vậy theo thời

gian các đặc trưng chất lượng nước trung bình năm khá ổn

định, chúng có thể sử dụng một cách tương tự để dự báo

Khi mô hình hóa có thể tạo dựng các mô hình toán học hay

vật lý của đối tượng nước hay các quá trình trong đó chúng diễn

ra Điều nμy cho phép phân tích quy luật phát triển vμ thay đổi

trạng thái của đối tượng nước mμ không cần tiến hμnh các khảo

sát ngoμi thực địa dμi

Mô hình toán học chất lượng nước dựa trên các phương

trình vi phân đạo hμm riêng Nhờ chúng có thể mô hình hóa các

điều kiện hình thμnh chất vμ lượng nước (hoặc lμ các quá trình

riêng biệt chi phối chất lượng nước) - mô hình thμnh phần Mô

hình hóa các dk tối ưu sự tồn tại đối tượng nước tính đến tải

trọng nước thải hay khi tiến hμnh lấy nước cùng việc bảo toμn

chất lượng nước tiến hμnh sử dụng các mô hình tối ưu hóa

Mô hình chất lượng nước cần phải khá đơn giản trong sử

dụng trên thực tế, không yêu cầu một lượng lớn thông tin ban

đầu, bao gồm các nhân tố chủ yếu hình thμnh chất lượng nước,

mang tính đại chúng vμ cho các kết quả khá tin cậy (hoặc có độ

chính xác cao)

Khi mô hình hóa chất lượng nước cần tính đến động lực lan

truyền ô nhiễm vμ sự biến hình của chúng theo dọc sông hay

theo thể tích thủy vực (xáo trộn vμ pha loãng nước) Vì vậy, mô hình tính toán có thể lμ một, hai hay ba chiều

Tuy nhiên, sự khác biệt lớn trong các phương pháp tính toán thường rõ rμng ở gần chỗ xả nước thải, còn trong trường hợp, nếu như khoảng cách từ chỗ đó vượt quá 30 m, các phương

pháp khác nhau cho các kết quả gần giống nhau (Phancovskaia

vμ cộng sự, 1982) Sự phân tán các số liệu gần chỗ xả được giải

thích bởi tính phức tạp của việc xét đến tính chất pha loãng đầu tiên

Khi thμnh lập các dự báo tác nghiệp ngắn hạn, nên tập trung áp dụng phương pháp tính toán sử dụng các hệ số phương sai vμ không bảo thủ vμ nó cho phép xác định trường phân bố các chất ô nhiễm khi xả nước thải

Với các dự báo chất lượng nước hạn dμi, có thể sử dụng phương pháp cân bằng tính toán tính cả lưu lượng nước thải vμ lưu lượng nước nơi tiếp nhận cũng như nồng độ chất ô nhiễm Khi đó các sông vừa vμ lớn cần được chia ra các đoạn tính toán

từ tuyến đo ô nhiễm đến tuyến đo kiểm tra hay đến chỗ có nhập lưu, hoặc đến tuyến đo ô nhiễm mới

Lựa chọn mô hình toán để dự báo chất lượng nước được xác

định bởi sự hiện diện của các số liệu gốc vμ nhiệm vụ tính toán

Sự ô nhiễm đối tượng nước vμ dự báo trạng thái của chúng ở một chừng mực nμo đó phụ thuộc vμo sự phân bố các nguồn ô nhiễm tối ưu hóa các nguồn nμy cần phải xuất phát từ nhiệm

vụ thμnh lập điều kiện mμ với nó ô nhiễm lμ nhỏ nhất tức lμ

giải quyết vấn đề cực trị (Martruc, 1982) trên cơ sở sử dụng

phương trình khuếch tán chất ô nhiễm lỏng với các số liệu cho

trước về trường vận tốc vμ các hệ số khuếch tán rối Vấn đề tìm

cực trị được giải bằng cách thay đổi lựa chọn các giá trị giả định

(cực đại) của tiêu chuẩn vệ sinh trong các điểm tính toán của

phạm vi xem xét vμ lựa chọn điểm nhỏ nhất từ các giá trị cực

đại, nó chính lμ giá trị tính toán

Tính đúng đắn của việc lựa chọn nơi xả nước thải vμ xây

dựng nơi lấy nước có thể chính xác bằng phương pháp mô hình

hóa vật lý Nó cho phép xác định vùng ô nhiễm vμ xác định dòng

chảy ngược (nếu nó có) cuãng như mức độ lμm sạch nước thải

Nó cần phải có các bờ vμ đáy không xói Khi thμnh lập chúng

cần tuân thủ các điều kiện đồng dạng thủy lực với tự nhiên

Điều nμy đạt được bằng cách phân tích các phương trình vi

phân, mô tả quá trình tác động qua lại của nước thải vμ nước tự

nhiên trong đối tượng nước Khi thiếu hệ phương trình vi phân

có đầy đủ cơ sở có thể sử dụng lý thuyết thứ nguyên, tính đến

ảnh hưởng của các nhân tố chính xác định quá trình nghiên

cứu

Tương tự động lực học của mô hình vμ tự nhiên quan trắc

được nếu như có tương tự động học vμ hình học của chúng vμ

bằng số Frud Sự thu nhỏ cho phép củav tỷ lệ mô hình có thể từ

1 đến 500 khi giảm độ sâu xuống 10 cm (Phancovskaia vμ cộng

sự, 1982)

Ngoμi ra mô hình hóa thủy lực chất lượng nước có thể tiến

hμnh phương pháp tương tự khuếch tán điện đối lưu, dựa trên

cơ sở nghiên cứu quy luật lan truyền dòng điện trong môi

trường dẫn điện như lμ tương tự của môi trường nước

(Drujzinhin, Suskin, 1975)

Thực hiện các mô hình toán vμ tương tự bằng mô hình số

trên các máy tính số điện tử

Như ví dụ một số lượng cần thiết các thông tin ban đầu với

dự báo toán học trường ô nhiễm trong trường hợp thiết kế nơi xả nước thải có thể dùng tập hợp các số liệu cơ bản cho phép tính toán phân bố nồng độ chất ô nhiễm bảo thủ hay không bảo thủ, cũng như sự thiếu hụt ôxy trong nước với sự xả nước thải từ bờ

(Phancovskaia vμ cộng sự, 1982):

- lưu lượng nước cực tiểu suất đảm bảo 95 % tại tuyến xả

- độ sâu vμ độ rộng trung bình của dòng

- diện tích mặt cắt ngang của dòng

- độ dốc thủy lực vμ bán kính lòng dẫn của dòng chảy

- vận tốc động lực vμ trung bình của dòng chảy

- nồng độ nền vμ độ hụt nền của ôxy

- hệ số tốc độ nhu cầu sinh hóa của ôxy

- hệ số tốc độ thông khí

- lưu lượng nước thải trên chỗ ra từ ống xả

- nồng độ chất ô nhiễm bảo thủ vμ không bảo thủ trong nước thải khi xả

Phụ thuộc vμo tính chất tác động qua lại của việc đổ với đối tượng nước vμ các mô hình áp dụng, dạng vμ lượng các thμnh phần có thể thay đổi chút ít Mức độ phức tạp của mô hình được xác định bởi số lượng vμ độ tin cậy của thông tin ban đầu, khả năng sử dụng máy tính vμ độ mạnh của chúng

Sự hiện diện các mô hình đa dạng dự báo chất lượng nước

đã chi phối khả năng lựa chọn kết quả cuối cùng trên cơ sở đánh

giá tính hiệu quả kinh tế của các phương án đang xét, về phần

mình lại tính đến khả năng điều khiển hệ thống thủy lợi vμ cải

tiến chúng Khi đó các con đường chính của điều khiển lμ tăng

cường mức độ xử lý nước thải, hoμn thiện việc xả nước hay

thμnh lập các hồ chứa điều tiết Ưu thế cho phương án cần kinh

phí vμ chi phí vận hμnh ít nhất với sự bảo toμn tiêu chuẩn chất

lượng nước cho phép

Chương 7 Vùng bảo tồn nước vμ dải rừng phòng hộ

Vai trò quan trọng trong sự nghiệp bảo vệ các đối tượng nước lμ các vùng chuyên dụng, tách theo bờ các sông, hồ vμ hồ chứa Sự chỉ định chúng lμ giữ gìn (hay thμnh lập) các điều kiện

đối với việc xử lý tự nhiên các nước bị ô nhiễm, xâm nhập từ lưu vực đến khi chúng rơi xuống đối tượng nước trên đường đi qua của nước mặt vμ dẫn chúng vμo nước ngầm Đồng thời giảm lượng phù sa, xâm nhập từ lưu vực do bμo mòn Điieù nμy thúc

đẩy sự bảo toμn hay khôi phục chất lượng nước tự nhiên vμ ở một chừng mực nμo đó lμm chế độ nước tốt hơn Các vùng như thế gọi lμ các vùng bảo vệ nước ven bờ hay lμ các dải bảo vệ nước cận lòng dẫn

Trong các vùng như thế các hoạt động kinh tế bị hạn chế hay cấm hoμn toμn Tiến hμnh chủ yếu các biện pháp tổ chức kinh tế, tưới tiêu nông lâm nghiệp, kỹ thuật nông nghiệp hướng

đến sự giảm bμo mòn vμ tẩy rửa ô nhiễm các đối tượng nước Công tác khôi phục rừng có ý nghĩa to lớn do thực vật có chức năng giữ nước, đặc biệt lμ rừng

Cây cỏ thân gỗ vμ lau sậy có khả năng dẫn một phần lớn