Thành phố Cà Mau là đô thị tỉnh lỵ, trung tâm chính trị, kinh tế xã hội của tỉnh Cà Mau, đồng thời cũng là một trong bốn đô thị động lực vùng kinh tế đồng bằng sông Cửu Long. Thành phố Cà Mau được thành lập theo Nghị định số 211999NĐCP ngày 1441999 của Chính phủ. Hiện tại thành phố gồm: 10 phường và 07 xã với diện tích tự nhiên là 24.929 ha (Theo niên giám thống kê tỉnh Cà Mau năm 2009). Tốc độ đô thị hóa của thành phố đang diễn ra khá nhanh, đời sống kinh tế xã hội của người dân ngày càng được cải thiện. Song hành với sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề phát sinh, trong đó vấn đề tiêu thoát nước, chống ngập úng cho thành phố là vấn đề nổi cộm. Với địa hình khá thấp, cao độ tự nhiên phổ biến từ 0,2 0,6m nên khả năng tiêu thoát nước không tốt, nhiều khu vực trong thành phố thường xuyên bị ngập khi xuất hiện các cơn mưa lớn nhất là khi trùng với thời điểm triều cường đã ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống sinh hoạt của người dân trong thành phố, đặc biệt trong tình hình diễn biến khí hậu phức tạp như hiện nay. Hơn nữa, nhiều hệ thống kênh rạch trong thành phối đang bị xuống cấp, bị lấn chiếm hoặc bị san lấp dẫn đến khả năng tiêu thoát nước cho thành phố càng trở nên khó khăn, mặt khác các cơ sở hạ tầng khi đưa vào sử dụng thì đã lạc hậu, không bắt kịp với tốc độ phát triển của thành phố. Vấn đề nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp chưa được xử lý hàng ngày đang tác động trực tiếp đến cuộc sống của người dân, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Vì vậy, quy hoạch chống ngập cho thành phố Cà Mau là nhiệm vụ cấp bách tuy nhiên, việc đề xuất các giải pháp chống ngập phải được xem xét trên yếu tố tổng thể. Khi giải quyết bài toán chống ngập cần phải thực hiện song song bài toán cải thiện môi trường nước. Việc xác định được hiện trạng môi trường nước mặt trong TP Cà Mau sẽ là cơ sở khoa học và thực tiễn để xây dựng giải pháp chống ngập cho thành phố trên nguyên tắc hạn chế được ngập úng đồng thời có giải pháp cải thiện được chất lượng môi trường nước.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC
BỘ MÔN KỸ THUẬT VÀ QUẢN LÝ TƯỚI
Trang 2BÀI TẬP MÔN HỌC QUAN TRẮC VÀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
Chuẩn bị tài liệu làm bài tập
Thu thập số liệu chất lượng nước của các đối tượng cụ thể sau đây
1 Nước sông
2 Nước xả thải từ khu công nghiệp vào hệ thống kênh thủy lợi
3 Nước ngầm của 1 khu vực phục vụ cấp nước sinh hoạt
4 Nước hồ cảnh quan sinh thái
Yêu cầu ( Làm bài tập tổng hợp từ các số liệu đã thu thập):
- Đánh giá chất lượng nước hiện trạng và nêu các giải pháp bảo vệ
- Xây dựng chương trình quan trắc chất lượng nước
2
Trang 3BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
ĐỀ TÀI: QUY HOẠCH THUỶ LỢI CHỐNG NGẬP ÚNG THÀNH PHỐ
CÀ MAU
MỞ ĐẦU
Thành phố Cà Mau là đô thị tỉnh lỵ, trung tâm chính trị, kinh tế - xã hội của tỉnh
Cà Mau, đồng thời cũng là một trong bốn đô thị động lực vùng kinh tế đồng bằng sôngCửu Long Thành phố Cà Mau được thành lập theo Nghị định số 21/1999/NĐ-CPngày 14/4/1999 của Chính phủ Hiện tại thành phố gồm: 10 phường và 07 xã với diệntích tự nhiên là 24.929 ha (Theo niên giám thống kê tỉnh Cà Mau năm 2009)
Tốc độ đô thị hóa của thành phố đang diễn ra khá nhanh, đời sống kinh tế - xãhội của người dân ngày càng được cải thiện Song hành với sự phát triển ấy là mộtloạt các vấn đề phát sinh, trong đó vấn đề tiêu thoát nước, chống ngập úng cho thànhphố là vấn đề nổi cộm
Với địa hình khá thấp, cao độ tự nhiên phổ biến từ 0,2 - 0,6m nên khả năng tiêuthoát nước không tốt, nhiều khu vực trong thành phố thường xuyên bị ngập khi xuấthiện các cơn mưa lớn nhất là khi trùng với thời điểm triều cường đã ảnh hưởng trựctiếp đến cuộc sống sinh hoạt của người dân trong thành phố, đặc biệt trong tình hìnhdiễn biến khí hậu phức tạp như hiện nay
Hơn nữa, nhiều hệ thống kênh rạch trong thành phối đang bị xuống cấp, bị lấnchiếm hoặc bị san lấp dẫn đến khả năng tiêu thoát nước cho thành phố càng trở nênkhó khăn, mặt khác các cơ sở hạ tầng khi đưa vào sử dụng thì đã lạc hậu, không bắtkịp với tốc độ phát triển của thành phố
Vấn đề nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp chưa được xử lý hàng ngàyđang tác động trực tiếp đến cuộc sống của người dân, ảnh hưởng đến môi trường sinhthái
Vì vậy, quy hoạch chống ngập cho thành phố Cà Mau là nhiệm vụ cấp bách tuynhiên, việc đề xuất các giải pháp chống ngập phải được xem xét trên yếu tố tổng thể.Khi giải quyết bài toán chống ngập cần phải thực hiện song song bài toán cải thiệnmôi trường nước Việc xác định được hiện trạng môi trường nước mặt trong TP CàMau sẽ là cơ sở khoa học và thực tiễn để xây dựng giải pháp chống ngập cho thànhphố trên nguyên tắc hạn chế được ngập úng đồng thời có giải pháp cải thiện được chấtlượng môi trường nước
3
Trang 4I ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
1.1 Bố trí trạm quan trắc
Để đánh giá được xu thế, hiện trạng và biến đổi chung của chất lượng nướctrên toàn vùng nghiên cứu trên cơ sở khảo sát điều tra thực tế về phân bố dòng chảy,tính chất của thủy triều, đặc điểm phân bố dân cư chúng tôi đã bố trí 20 trạm quan trắcchất lượng nước Vị trí các trạm quan trắc được định vị bằng máy GPS sau đó đượcchuyển về lưu trữ và số hóa trên bản đồ
Bảng 1: Tọa độ vị trí các trạm quan trắc trong ngày 14 tháng 10 năm 2010
Trang 5Hình 1: Vị trí các trạm quan trắc
Trang 61.2 Thời điểm lấy mẫu
Để đánh giá được xu thế biến đổi chất lượng nước trên các trạm theo thời gian và không gian trong mùa mưa, chúng tôi đã tiến hành lấymẫu đồng loạt tại tất cả các trạm quan trắc trong ngày 14 tháng 10 năm 2010 (vị trí quan trắc xem trong hình 1)
Tại mỗi trạm quan trắc tiến hành lấy mẫu vào 2 thời điểm: Lúc đỉnh triều và lúc chân triều
1.3 Cách lấy mẫu
Các thống số Nhiệt độ, DO, độ mặn được đo trực tiếp ngoài hiện trường
Mẫu phân tích các thành phần thủy hóa: Tại mỗi thời điểm, mẫu nước được lấy bằng can 2 lít đã được rửa sạch và tráng lại bằng nước
trên sông Mẫu được lấy tại chính giữa dòng chảy cách tầng mặt 20 cm
Mẫu phân tích vi sinh: Cùng thời điểm lấy mẫu phân tích các thành phần thủy hóa chúng tôi tiến hành lấy mẫu để phân tích chỉ tiêu vi
sinh vật bằng bình thủy tinh nút nhám 100ml đã được tẩy trùng
1.4 Bảo quản mẫu
Mẫu sau khi lấy được bảo quản trong thùng lạnh luôn duy trì ở nhiệt độ nhỏ hơn 4oC và được vận chuyển ngay trong ngày về phòng thínghiệm Hóa Môi trường – Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam phân tích các thông số theo yêu cầu
1.5 Phương pháp phân tích
Mẫu nước sau khi đem về phòng thí nghiệm sẽ tiến hành phân tích các chỉ tiêu hoá – lý - sinh theo các phương pháp phân tích có độchính xác và tin cậy cao đang được sử dụng rộng rãi trong và ngoài nước (bảng 2)
pH: Đo bằng máy đo pH
Oxi hòa tan: Đo bằng máy đo oxi
Nhiệt độ đo bằng máy đo DO có kèm theo điện cực đo nhiệt độ
Trang 7TSS: Phương pháp khối lượng – lọc giữ lại cặn lơ lương bằng giấy lọc có đường kính lỗ θ 0,45µm sau đó sấy khô đến khối lượngkhông đổi ở nhiệt độ 1050C.
BOD5: Phương pháp bình sáng – bình tối theo Winkler cải tiến
COD: Oxi hóa bằng KMnO4 trong môi trường kiềm đối với các mẫu có độ ô nhiễm thấp và oxi hóa bằng K2Cr2O7 đối với mẫu có mức
ô nhiễm cao
SO42-: Đo độ đục thông qua SO42- kết tủa với Ba2+
N-NH4+: Xác định bằng phương pháp so màu Amonia phản ứng với hypochlorite, phenol trong môi trường kiềm nhẹ tạo thànhindophenol có màu xanh So màu dung dịch bằng máy quang phổ
NO2-: Sử dụng phương pháp so màu với thuốc thử Diazotized sulfanilamide
NO3-: Sử dụng phương pháp chuyển hóa qua cột Cadmi
FeTS: Sử dụng phương pháp so màu với thuốc thử Phenathroline
- Mẫu vi sinh được tiến hành phân tích bằng phương pháp lên men nhiều ống và cấy kiểm tra trên đĩa thạch
Các phương pháp phân tích, thiết bị phân tích mẫu nước và phạm vi xác định của từng chỉ tiêu được xác định trong bảng sau:
Bảng 2: Phương pháp, thiết bị phân tích và độ chính xác của phép thử
TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân
ION 165 của HACH 0 – 20mg/l
Trang 8TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân
oxi hóa bằng KMnO4
trong môi trường kiềm 1-50mg/loxi hóa bằng K2Cr2O7 >50mg/l
5 N-NH4+ (Amoni) So màu trên máy quang
phổ UVis -Shimazu 0,05-1mg/L
6 N-NO2- (Nitrit)
Phương pháp so màutrên máy quang phổUVis -Shimazu
>0,01 mg/l
9 TSS (Tổng Hàm lượng cặn
lơ lửng)
Phương pháp khối lượng (lọc qua giấy 0,45µm)
>0,01mg
Trang 9TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân
10 SO4
2-Phương pháp khối lượng (kết tủa với BaCl2)
>0,01mg
-13 Clostridium perfringens Cấy trên đĩa thạch
Các số liệu đo đạc và phân tích được tập hợp, tổng kết và so sánh đánh giá theo không gian, thời gian dựa trên quy chuẩn việt namQCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn chất lượng nước mặt
II DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC
2.1 Diễn biến giá trị pH
pH của nước biểu thị mối quan hệ giữa nồng độ H+ và OH-, biểu thị khả năng đệm của nước; đây là một trong những thông số luôn luônđược xác định trong môi trường nước Theo các tiêu chuẩn quy định giá trị pH của nước được giới hạn trong khoảng 6 - 8,5, nếu pHthấp hơn 6 nước đã có vị chua không đạt theo tiêu chuẩn quy định sử dụng cho sinh hoạt hoặc sử dụng cho sản, tưới cho cây trồng Vớigiá trị pH thấp gây ảnh hưởng đến cây trồng, khu hệ động vật thủy sinh, tôm cá và thấp hơn nữa có thể gây chết đối với cá, các loài độngthực vật thủy sinh Kết quả đo giá trị pH trong các mẫu nước được thể hiện trên hình 2
Trang 10Hình 2: Biến đổi giá trị pH tại các trạm quan trắc theo chế độ triều
Từ hình cho thấy giá trị pH thay đổi từ 6,2 – 7,41 nằm trong quy chuẩn chất lượng nước mặt cột A (QCVN08:2008) Là khu vực nằmtrong vùng đất nhiễm phèn tuy nhiên, giá trị pH vào thời điểm đo đạc là khá cao chứng tỏ mức độ tác động của yếu tố phèn vào trongkhu vực Tp Cà Mau tại thời điểm quan trắc là không đáng kể
2.2 Diễn biến của xâm nhập mặn
Mặn là yếu tố giới hạn đối với sinh trưởng và phát triển của động, thực vật thủy sinh và cây trồng nói chung Nguồn nước bị nhiễm mặnkhông phù hợp cho phát triển sản xuất nông nghiệp và ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sinh hoạt của người dân nhưng nó lại thuận lợi
để phát triển nuôi trồng thủy hải sản Mặn của nước có nguồn gốc từ khối nước biển và nguồn nước bị nhiễm mặn cũng biểu hiện sựthiếu hụt nguồn nước ngọt trong vùng
Kết quả đo giá trị mặn trong các mẫu nước được thể hiện trên hình 3
Trang 11Hình 3: Biến đổi độ mặn của nước tại các trạm quan trắc theo chế độ triều
Từ hình cho thấy độ mặn của nước tại các vị trí quan trắc dao động từ 1,7 – 5,6 ‰ riêng trạm N6 nguồn nước là ngọt hoàn toàn Thực tếcho thấy thời điểm đo đạc đã vào gần cuối mùa mưa tuy nhiên, nguồn nước vẫn bị nhiễm mặn chứng tỏ nguồn nước ngọt trong vùng làrất khan hiếm và ảnh hưởng của khối nước biển vẫn chi phối chủ yếu đến nguồn nước trong vùng
2.3 Diễn biến hàm lượng oxi hòa tan trong nước (DO)
Trong các thuỷ vực nước tĩnh lượng oxi hoà tan chủ yếu do quá trình quang hợp của thực vật phù du và phần nhỏ khuếch tán từ khíquyển vào Tại các thủy vực nước động sự chuyển động xáo trộn của khối nước làm tăng xâm nhập oxi từ khí quyển vào trong nước Sựhao hụt oxi xảy ra do quá trình hô hấp của sinh vật, do khuếch tán vào không khí đặc biệt là do vi sinh vật sử dụng phân hủy các hợpchất hữu cơ Đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nguồn nước Kết quả đo đạc hàm lượng oxi hòa tan trong nước được thểhiện trên hình 4
Trang 12Hình 4: Diễn biến hàm lượng oxi hòa tan trong nước tại các trạm quan trắc theo thời gian
Từ hình cho thấy giá trị DO hòa tan trong nước thay đổi khá lớn, dao động từ 3,66 – 5,60 mg/l Có sự khác biệt rất về hàm lượng oxihòa tan trong nước theo không gian và thời gian Tại các vị trí N1 – N6 hàm lượng oxi hòa tan khá cao dao động 4,82 – 5,6 mg/l vàkhông có sự khác biệt lớn theo chế độ thủy triều trong ngày Tại các trạm từ N7 – N20 đã có sự khác biệt rất rõ ràng về hàm lượng oxihòa tan trong nước theo chế độ thủy triều trong ngày Vào thời điểm đỉnh triều hàm lượng oxi hòa tan khá cao và dao động từ 4,66 –5,46 mg/l trong khi vào thời điểm chân triều hàm lượng oxi hòa tan chỉ dao động từ 3,66 – 4,43 mg/l Sự khác biệt này được xác địnhchủ yếu do ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt và sản xuất từ trong thành phố Cà Mau đổ ra rất mạh vào lúc chân triều đã tác động trựctiếp đến chất lượng nguồn nước làm giảm hàm lượng oxi hòa tan
Trang 132.4 Biến đổi giá trị BOD5
BOD5 là lượng oxi mà các sinh vật sử dụng để oxi hoá các hợp chất hữu cơ trong 5 ngày Đây là chỉ số quan trọng để đánh giá hiệntượng ô nhiễm nguồn nước bởi các chất hữu cơ đặc biệt đối với nguồn nước bị ảnh hưởng từ các khu đô thị, các khu tập trung dân cư,khu công nghiệp
Các kết quả nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi giá trị BOD5 trong nguồn nước mặt lớn hơn 5 mgO2/l chứng tỏ nước đã bị nhiễmbẩn bởi các hợp chất hữu cơ và giá trị này lớn hơn 10 được coi là bị ô nhiễm nặng Kết quả đo đạc giá trị BOD5 tại các trạm quan trắcđược thể hiện trên hình 5
Hình 5: Diễn biến chỉ số BOD5 tại các trạm quan trắc theo thời gian
Từ hình cho thấy giá trị BOD5 có biến đổi khá lớn, dao động từ 7,6 – 40,2 mg/l Kết quả của cũng cho thấy có sự sai khác khá lớn về chỉ
số BOD5 theo không gian và thời gian Tại các trạm quan trắc từ N1 – N5 giá trị BOD5 không quá cao dao động từ 8,1 – 13,4mg/l nằmtrong quy chuẩn môi trường cột B1 và không có sự khác biệt quá lớn theo chế độ thủy triều trong ngày Tại các trạm N6 – N20 chỉ số
Trang 14BOD5 gia tăng rất lớn và có sự khác biệt rất rõ ràng theo chế độ thủy triều trong ngày Tại thời điểm đỉnh triều giá trị BOD5 dao động từ7,6 – 25 mg/l chủ yếu đạt được quy chuẩn môi trường cột B2 tuy nhiên, tại thời điểm chân triều giá trị BOD5 gia tăng rất lớn tại tất cảcác điểm quan trắc và dao động từ 12,4 – 40,2mg/l và phần lớn vượt quy chuẩn môi trường cột B2 Sự khác biệt theo chế độ thủy triềuđược xác định vào lúc đỉnh triều nhờ chế độ của dòng triều đưa nước từ phía cửa biển có chất lượng tương đối tốt vào và đồng thời hạnchế phát thải của nước thải sinh hoạt trong TP Cà Mau cũng như nước thải từ các khu sản xuất nên mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nướcvào thời điểm này có phần giảm bớt Sang thời điểm chân triều mực nước trên kênh thấp, các nguồn nước thải được đổ trực tiếp ra kênh
là nguyên nhân cơ bản làm nguồn nước bị ô nhiễm khá nặng thông qua chỉ số BOD5 tăng rất lớn
2.5 Biến đổi hàm lượng cặn không tan trong nước
Cặn không tan trong nước bao gồm các cặn vô cơ có nguồn gốc từ sét, bùn, cát, cặn có nguồn gốc từ mùn bã hữu cơ, xác động thực vậtđang phân hủy, động thực vật phù du Khi tồn tài trong nước với hàm lượng lớn sẽ là yếu tố tác động trực tiếp đến chất lượng nguồnnước đặc biệt đối với các dạng cặn có nguồn gốc hữu cơ sẽ là yếu tố tác động tiêu cực tiềm tàng do việc phân hủy chúng của vi sinh vật
Sự tồn tại cặn không tan trong nước cũng còn là yếu tố có thể chứa các vi sinh vật gây bệnh trong nguồn nước Tác động trực tiếp củacặn không tan trong nước cũng làm làm giảm chất lượng nguồn nước do ngăn cản sự xâm nhập của ánh sáng vào trong thủy vực, ngăncản sự phát triển của của thực vật phù du Kết quả xác định hàm lượng cặn được thể hiện trên hình 6
Trang 15Hình 6: Diễn biến hàm lượng TSS trong nước theo không gian và thời gian
Từ hình cho thấy hàm lượng TSS trong nước dao động từ 16,8 – 199,8 mg/l, đa số nằm trong quy chuẩn môi trường cột B2
Cũng đã thấy sự khác biệt đáng kể về hàm lượng cặn không tan trong nước theo yếu tố không gian và thời gian Tại các trạm N1 – N6
sự khác biệt không quá lớn giữa các trạm cũng như theo chế độ thủy triều và hàm lượng cặn nằm trong quy chuẩn môi trường cột A2.Sang các trạm N7 – N11 sự khác biệt thể hiện khá rõ theo chế độ thủy triều (vào lúc chân triều hàm lượng cặn có xu thế cao hơn hẳn sovới lúc đỉnh triều) và sự khác biệt này được xác định do dòng nước thải sinh hoạt từ đường cống đổ ra vào lúc chân triều là khá lớnmang theo nhiều cặn đặc biệt các dạng cặn hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt Tại các vị trí quan trắc N14 – N15 cũng có sự sai khác
rõ ràng về hàm lượng cặn lơ lửng giữa thời điểm đỉnh triều và chân triều Sự gia tăng hàm lượng cặn tại thời điểm chân triều tại các trạmquan trắc này được xác định một phần do ảnh hưởng từ nước thải sinh hoạt tuy nhiên, thực tế quan sát ảnh hưởng của bùn cát đổ ra từnội đồng là yếu tố chính làm hàm lượng cặn không tan tại các trạm quan trắc này tăng lên rất lớn
Trang 162.6 Biến đổi hàm lượng N-NH4+ trong nước
Là sản phẩm do sự biến dưỡng của động vật trong nước cũng như sự phân hủy của các chất hữu cơ do các vi sinh vật mà kết quả của nó
là biến đổi nitơ liên kết thành amoni; một phần amoni được thực vật sử dụng trực tiếp, một phần tiếp tục được các vi sinh chuyển hoáthành Nitrit, Nitrat Sự hiện diện hàm lượng NH4+ cũng nói lên mức độ chuyển hóa các chất ô nhiễm dạng hữu cơ trong thủy vực Sựtồn tại hàm lượng NH4+ với số lượng lớn là yếu tố tiềm ẩn tác động tiêu cực đến động vật thủy sinh cũng như các vi sinh vật Kết quảxác định hàm lượng N-NH4+ được thể hiện trên hình 7
Hình 7: Diễn biến hàm lượng N- NH4+ tại các trạm quan trắc theo thời gian
Từ hình cho thấy Hàm lượng N-NH4+ dao động rất lớn từ 0,06 – 1,39 mg/l Từ hình cũng cho thấy có sự sai khác rất rõ về hàm lượng
N-NH4 theo không gian và thời gian Tại các trạm quan trắc N1 – N5 hàm lượng N-NH4 khá thấp chủ yếu dao động từ 0,6 – 0,2 mg/l nằmtrong quy chuẩn môi trường cột A2 riêng tại trạm N2 do ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt và là điểm nằm trong khu vực giáp nướcphía ngoài cống ngăn mặn Cà Mau nên tại thời điểm đỉnh triều hàm lượng N-NH4 lên đến 0,41mg/l Tại các trạm từ N6 – N20 hàmlượng N-NH4 dao động từ 0,102 – 1,39mg/l và có sự sai khác theo chế độ thủy triều trong ngày Tại thời điểm đỉnh triều hàm lượng N-