...Khương Thị Phương.pdf

...Khương Thị Phương.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kin...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

KHƯƠNG THỊ PHƯƠNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WEAP DỰ BÁO DIỄN BIẾN

CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG ĐÁY NĂM 2015

VÀ ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN NĂM 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

KHƯƠNG THỊ PHƯƠNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WEAP DỰ BÁO DIỄN BIẾN

CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG ĐÁY NĂM 2015

VÀ ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN NĂM 2020

Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật môi trường

Hà Nội, năm 2015 NGƯỜI HƯỚNG DẪN : ThS.Nguyễn Ngọc Hà

: TS.Mai Văn Tiến

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt đồ án “Ứng dụng mô hình WEAP dự báo diễn biến chất lượng nước trên lưu vực sông Đáy năm 2015 và định hướng đến năm 2020” trước tiên em xin chân thành cảm ơn ThS.Nguyễn Ngọc Hà – Trưởng ban Điều tra cơ bản Tài nguyên nước mặt, Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Quốc gia, thầy TS.Mai Văn Tiến cùng cô ThS.Lê Thu Thủy – Giảng viên khoa Môi trường, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và động viên em trong suốt thời gian qua, giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Em cũng xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Quốc gia đã tạo điều kiện cho em được thực tập và hoàn thành

đồ án này tại cơ quan Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị cán bộ công tác tại ban Điều tra cơ bản Tài nguyên nước mặt – Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Quốc gia đã trao đổi kinh nghiệm, những kiến thức quý báu cũng như chia sẻ tài liệu, dữ liệu liên quan tới đồ án

Em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô khoa Môi trường – Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý giá trong suốt thời gian học tập tại trường

Cảm ơn bạn bè, những người bạn đồng hành trong quãng đời sinh viên, những người đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên và là nguồn động lực để em vươn lên Cuối cùng để có được thành quả như ngày hôm nay, con xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cha mẹ, người đã sinh thành và nuôi dưỡng con nên người, tạo điều kiện cho con được học tập và là điểm tựa vững chắc giúp con hoàn thành tốt đồ án này

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy – cô để đồ

án được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên Khương Thị Phương

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Hà

TS Mai Văn Tiến

SVTH: Khương Thị Phương

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Mô hình hóa chất lượng nước 3

1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng mô hình dự báo chất lượng nước 5

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 5

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 8

1.3 Giới thiệu mô hình WEAP 9

1.3.1 Tổng quan về mô hình WEAP 9

1.3.2 Các chức năng chính của mô hình WEAP 10

1.3.3 Cấu trúc của WEAP 11

1.3.4 Cách tiếp cận WEAP 15

1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu 16

1.4.1 Vị trí địa lý 16

1.4.2 Điều kiện tự nhiên 17

1.4.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội 19

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Khả năng ứng dụng của mô hình 23

2.2 Sử dụng mô hình WEAP 23

2.3 Phân vùng tính toán 25

2.3.1 Nguyên tắc phân vùng, phân khu tính toán 25

2.3.2 Kết quả phân vùng tính toán 26

2.4 Yêu cầu về số liệu 29

2.4.1 Tài liệu về kinh tế - xã hội 29

2.4.2 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội 29

2.4.3 Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội 31

2.4.4 Nhu cầu nước 36

2.4.5 Tài liệu chất lượng nước 36

2.4.6 Đặc tính hình học của các sông 37

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ 38

3.1 Xây dựng mô hình chất lượng nước trên lưu vực sông Đáy 38

3.1.1 Xác định vùng nghiên cứu 39

3.1.2 Phác họa hệ thống nguồn nước 39

3.1.3 Khai báo thông tin 40

3.1.4 Chạy mô hình 41

3.2 Kết quả ứng dụng mô hình 41

3.2.1 Hiệu chỉnh – kiểm định mô hình 41

3.2.2 Dự báo lưu lượng nước thải trên lưu vực sông Đáy 47

3.2.3 Dự báo tổng tải lượng các chất ô nhiễm 55

3.2.4 Dự báo diễn biến chất lượng nước giai đoạn 2015 – 2020 59

3.3 Đề xuất giải pháp bảo vệ nguồn nước sông Đáy 62

3.3.1 Tăng cường công tác thể chế, năng lực quản lý ở các cấp 62

3.3.2 Tăng cường công tác thanh tra, kiểm tra, quản lý nguồn thải 63

3.3.3 Giải pháp về tuyên truyền nâng cao nhận thức 64

3.3.4 Đào tạo nâng cao trình độ quản lý nguồn thải cho doanh nghiệp 64

3.3.5 Xây dựng mục tiêu kiểm soát ô nhiễm 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

KẾT LUẬN 66

KIẾN NGHỊ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Hà

TS Mai Văn Tiến

SVTH: Khương Thị Phương

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Danh sách các địa phương trong lưu vực 20

Bảng 2.1 Hiện trạng dân số trên lưu vực sông Đáy 29

Bảng 2.2 Hiện trạng diện tích các loại cây trồng chính trên lưu vực sông Đáy 30

Bảng 2.3 Hiện trạng đàn gia súc, gia cầm trên lưu vực sông Đáy 30

Bảng 2.4 Diện tích các khu công nghiệp tập trung trên lưu vực sông Đáy 31

Bảng 2.5 Diện tích nuôi trồng thủy sản trên lưu vực sông Đáy 31

Bảng 2.6 Định hướng phát triển dân số lưu vực sông Đáy đến năm 2020 32

Bảng 2.7 Dự báo diện tích cây trồng chính trên lưu vực sông Đáy đến năm 2020 33 Bảng 2.8 Dự báo đàn gia súc, gia cầm trên lưu vực sông Đáy đến năm 2020 34

Bảng 2.9 Dự báo diện tích nuôi trồng thủy sản trên lưu vực sông Đáy đến năm 2020 35

Bảng 2.10 Dự kiến diện tích các khu công nghiệp trên lưu vực sông Đáy đến năm 2020 35

Bảng 2.11 Đặc tính hình học của các sông chính trên lưu vực sông Đáy 37

Bảng 3.1 Lưu lượng dòng chảy tính toán và thực đo tại trạm Ba Thá 43

Bảng 3.2 Lượng nước sử dụng và nước thải năm 2015 48

Bảng 3.3 Lượng nước sử dụng và nước thải năm 2020 48

Bảng 3.4 Lượng nước thải sinh hoạt lưu vực sông Đáy 2019 và 2020 51

Bảng 3.5 Lượng nước thải ngành công nghiệp năm 2015 52

Bảng 3.6 Lượng nước thải ngành công nghiệp năm 2020 53

Bảng 3.7 Tổng tải lượng các chất ô nhiễm từ sinh hoạt năm 2015 và 2020 55

Bảng 3.8 Tổng tải lượng các chất ô nhiễm từ công nghiệp năm 2015 và 2020 56

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sông Đáy 17

Hình 3.1 Lược đồ tính toán chất lượng nước 38

Hình 3.2 Hệ thống nguồn nước lưu vực sông Đáy 39

Hình 3.3 Biểu đồ tương quan giữa lưu lượng tính toán với lưu lượng thực đo tại trạm Ba Thá 44

Hình 3.4 Biểu đồ tương quan giữa kết quả chất lượng nước tính toán bằng mô hình và thực đo tại trạm Ba Thá 45

Hình 3.5 Biểu đồ tương quan giữa kết quả chất lượng nước tính toán bằng mô hình và thực đo tại cầu Đoan Vĩ 46

Hình 3.6 Biểu đồ tương quan giữa kết quả chất lượng nước tính toán bằng mô hình và thực đo tại xã Nghĩa Sơn 47

Hình 3.7 Tỷ lệ nước thải sinh hoạt năm 2015 49

Hình 3.8 Tỷ lệ nước thải sinh hoạt năm 2020 49

Hình 3.9 Lượng nước nhu cầu sinh hoạt của các tiểu lưu vực trên sông Đáy giai đoạn 2015 – 2020 50

Hình 3.10 Tỷ lệ lượng nước thải ngành công nghiệp năm 2015 53

Hình 3.11 Tỷ lệ lượng nước thải ngành công nghiệp năm 2020 54

Hình 3.12 Lượng nước thải công nghiệp trên lưu vực sông Đáy giai đoạn 2015 - 2020 54

Hình 3.13 Tải lượng BOD từ sinh hoạt và công nghiệp giai đoạn 2015 – 2020 57

Hình 3.14 Tải lượng COD từ sinh hoạt và công nghiệp giai đoạn 2015 – 2020 57

Hình 3.15 Tải lượng TSS từ sinh hoạt và công nghiệp giai đoạn 2015 – 2020 58

Hình 3.16 Diễn biến BOD trên lưu vực sông Đáy giai đoạn 2015 – 2020 59

Hình 3.17 Diễn biến COD trên lưu vực sông Đáy giai đoạn 2015 – 2020 59

Hình 3.18 Diễn biến TSS trên lưu vực sông Đáy giai đoạn 2015 – 2020 60

Hình 3.19 Diễn biến BOD trên lưu vực sông Nhuệ giai đoạn 2015 – 2020 60

Hình 3.20 Diễn biến COD trên lưu vực sông Nhuệ giai đoạn 2015 – 2020 61

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Hà

TS Mai Văn Tiến

SVTH: Khương Thị Phương

Hình 3.21 Diễn biến TSS trên lưu vực sông Nhuệ giai đoạn 2015 – 2020 61 Hình 3.22 Số liệu hàm lượng COD trên lưu vực sông Nhuệ 62 Hình 3.23 Số liệu hàm lượng TSS trên lưu vực sông Nhuệ 62

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

KTXH Kinh tế - xã hội

Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Hà

TS Mai Văn Tiến

SVTH: Khương Thị Phương

MỞ ĐẦU

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải là vô tận Nước

có vai trò vô cùng quan trọng đối với con người cũng như đối với bất cứ sinh vật nào trên trái đất Nước cần cho mọi sự sống và phát triển, nước vừa là môi trường vừa là đầu vào cho các quá trình sản xuất nông nghiệp cũng như công nghiệp Trong những năm gần đây, cùng với quá trình phát triển kinh tế - xã hội, sự gia tăng dân số, quá trình đô thị hóa, nhu cầu cấp nước cho dân sinh và hoạt động sản xuất ngày càng tăng dẫn tới những tác động tiêu cực tới môi trường và nguồn nước Tại nhiều lưu vực sông, tình trạng ô nhiễm đang ngày một nghiêm trọng hơn, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của cộng đồng dân cư mà điển hình là lưu vực sông Đáy

Lưu vực sông Đáy có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế của đất nước nói chung và khu vực đồng bằng sông Hồng nói riêng Tuy nhiên, hiện nay, sông Đáy là một trong 3 lưu vực sông đang bị ô nhiễm nghiêm trọng ở nước ta Theo kết quả phân tích chất lượng nước từ năm 2009 – 2012 tại một số vị trí trên sông Đáy cho thấy nguồn nước sông đang bị ô nhiễm cục bộ tại một số điểm tiếp nhận nước thải của dân cư sống dọc 2 bờ sông, không đáp ứng được QCVN 08:2008/BTNMT loại B1 (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt); đoạn phía hạ lưu, chất lượng nước được cải thiện tuy nhiên vẫn có thời gian không đạt chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT loại B1

Hiện nay, để đánh giá chất lượng nước, có hai phương pháp là phương pháp lấy mẫu trực tiếp và sử dụng mô hình Trong đó, lấy mẫu trực tiếp là phương pháp truyền thống nhằm xác định giá trị các thông số vật lý, nồng độ các chất hóa học, sinh học và phóng xạ tại một vị trí cụ thể nào đó trong những khoảng cố định về thời gian, thể tích hay dòng chảy Tuy nhiên, phương pháp này rất tốn kém về mặt thời gian, công sức và phạm vi lấy mẫu bị giới hạn Việc sử dụng mô hình có thể khắc phục được các hạn chế của phương pháp truyền thống, không những cho phép

mô phỏng dòng chảy và đánh giá chất lượng trên toàn bộ lưu vực một cách liên tục theo không gian và thời gian mà còn tiết kiệm thời gian và công sức

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ về máy vi tính và các công cụ tính toán nên phương pháp mô hình ngày càng được sử dụng phổ biến trong việc dự báo diễn biến chất lượng nước lưu vực Các mô hình có thể kể đến để giải quyết bài toán trên

đó là: các mô hình QUAL, mô hình MIKE 11, MIKE 21, MIKE 31, WEAP

WEAP là tên viết tắt của cụm từ tiếng anh Water Evaluation and Planning System, là mô hình thủy văn số trợ giúp việc đánh giá và quy hoạch nguồn nước do Viện Môi trường Stockholm phát triển và xây dựng WEAP hoạt động dựa trên nguyên tắc cơ bản của cân bằng nước, được áp dụng cho các hệ thống đô thị và nông nghiệp, lưu vực đơn lẻ hoặc các hệ thống sông biên giới phức tạp

Đồ án này sẽ tập trung vào nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP để dự báo diễn biến chất lượng nước trên lưu vực sông Đáy năm 2015 và định hướng đến năm

2020, đồng thời đề xuất các giải pháp bảo vệ nguồn nước sông Đáy

Cấu trúc của đồ án ngoài phần mở đầu và kết luận được chia làm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Phương pháp tiếp cận mô hình WEAP

Chương 3: Ứng dụng mô hình và kết quả