Nghiên cứu đánh giá, mô phỏng, chất lượng nước hồ tây và đề xuất biện pháp giảm thiểu

Tên tôi là : Nguy n Th Minh Nguy t

Tôi xin cam đoan quy n lu n v n đ c chính tôi th c hi n d i s h ng d n

c a T.S V c ToƠn và PGS.TS Nguy n Trung Vi t v i đ tƠi nghiên c u trong lu n

v n ắNghiên c u đánh giá, mô ph ng ch t l ng n c H Tây và đ xu t gi i pháp

Lu n v n ắNghiên c u đánh giá, mô ph ng ch t l ng n c H Tây và đ

xu t gi i pháp gi m thi u” đ c hoƠn thƠnh ngoƠi s c g ng n l c c a b n thơn tác

gi còn đ c s giúp đ nhi t tình c a các Th y, Cô, b n bè trong tr ng vƠ các cá nhơn, t p th trên đ a bƠn nghiên c u

Tác gi xin bƠy t lòng bi t n sơu s c t i giáo viên: T.S V c ToƠn, PGS.TS

Nguy n Trung Vi t đư tr c ti p h ng d n tôi xơy d ng lu n v n, luôn gi ng gi i, ch

d n, góp ý sơu sát m t cách t n tình

Tôi c ng xin g i l i c m n chơn thƠnh nh t đ n các th y, các cô thu c Khoa Môi Tr ng tr ng i h c Th y L i, các th y cô lƠ nh ng ng i đư truy n th cho tôi nh ng ki n th c, ý t ng trong su t quá trình tôi đ c h c t p t i tr ng, t o m i

đi u ki n t t nh t đ tôi có th hoƠn thƠnh lu n v n t t nghi p nƠy

Trong th i gian kh o sát th c đ a l y m u, tôi xin c m n GS Umeda cùng các

b n h c viên tr ng i h c Tohoku Nh t B n đư h tr , h p tác t o đi u ki n cho

vi c thu th p tƠi li u c ng nh l y m u phơn tích đ c di n ra thu n l i

M t l n n a tôi c m n t t c nh ng th y cô, b n bè, t p th , ban ngƠnh vì

nh ng giúp đ quý báu trong su t th i gian qua, tôi s luôn ghi nh

Vì nh ng kinh nghi m vƠ ki n th c c a b n thơn còn h n ch , lu n v n đ c hoƠn thƠnh trong th i gian có h n nên không tránh kh i nh ng thi u sót Tôi mong s

DANH M C CÁC HỊNH V

DANH M C B NG BI U

DANH M C CÁC T VI T T T

CH NG 1 T NG QUAN CÁC V N NGHIểN C U 4

1.1 Gi i thi u v khu v c nghiên c u 4

1.1.1 i u ki n t nhiên 4

1.1.2 i u ki n kinh t - xư h i 11

1.2 Các giá tr c a H Tơy 14

1.3 Các nghiên c u liên quan v H Tơy 14

1.4 T ng quan v mô hình ch t l ng n c 16

1.4.1 Khái ni m chung v mô hình ch t l ng n c 16

1.4.2 Vai trò c a mô hình trong công tác qu n lý ch t l ng n c 17

1.4.3 M t s mô hình trên th gi i 20

1.4.4 L a ch n mô hình ch t l ng n c H Tơy 29

1.5 K t lu n ch ng 1 29

CH NG 2 HI N TR NG CH T L NG N C H TỂY 31

2.1 Các ngu n gơy ô nhi m 31

2.2 Kh o sát hi n tr ng 31

2.2.1 Ph ng pháp l y m u 32

2.2.2 K ho ch vƠ các thi t b đo đ c hi n tr ng 33

2.2.3 Hi n tr ng ô nhi m n c H Tơy 37

2.3 K t lu n ch ng 2 58

CH NG 3 NG D NG MÔ HỊNH EFDC MÔ PH NG CH T L NG N C H TỂY VÀ XU T GI I PHÁP GI M THI U 60

3.1.2 C s lý thuy t mô hình EFDC 61

3.1.3 S đ gi i c a mô hình EFDC 64

3.1.4 M t s đ c đi m tính n ng c a ph n m m 66

3.2 ng d ng mô hình EFDC mô ph ng ch t l ng n c 69

3.2.1 Xơy d ng c s d li u 69

3.2.2 Thi t l p mi n tính toán 71

3.2.3 Thi t l p đ a hình 73

3.2.4 Thi t l p đi u ki n biên cho mô hình ch t l ng n c 73

3.2.5 B thông s c a mô hình ch t l ng n c 74

3.2.6 K t qu hi u ch nh mô hình 77

3.3 xu t các gi i pháp gi m thi u ô nhi m n c h 85

K T LU N VÀ KI N NGH 92 TÀI LI U THAM KH O1

Hình 1.1 S đ khu v c nghiên c u 4

Hình 1.2 Hoa gió t i tr m quan tr c khí t ng 9

Hình 1.3 S đ ch ng trình qu n lý ch t l ng n c 18

Hình 1.4 S đ các b c mô hình hóa 19

Hình 2.1 Khu v c nghiên c u vƠ v trí l y m u 32

Hình 2.2 Máy GPS Garmin 72H 33

Hình 2.3 Máy ASTD102 34

Hình 2.4 Máy AEM 213D 35

Hình 2.5 Bi u đ giá tr nhi t đ bi n đ i theo đ sơu 40

Hình 2.6 Bi u đ giá tr đ đ c bi n đ i theo đ sơu 42

Hình 2.7 Bi u đ giá tr DO bi n đ i theo đ sơu 45

Hình 2.8 Bi u đ th hi n s bi n đ i c a NH4+qua các v trí c ng 51

Hình 2.9 Bi u đ th hi n s bi n đ i c a NH4+qua các v trí n c m t 51

Hình 2.10 Bi u đ th hi n s bi n đ i c a NO2-qua các v trí n c c ng 52

Hình 2.11 Bi u đ th hi n s bi n đ i c a NO2-qua các v trí n c m t 52

Hình 2.12 Bi u đ th hi n s bi n đ i c a PO43-qua các v trí n c c ng 53

Hình 2.13 Bi u đ th hi n s bi n đ i c a PO43-qua các v trí n c m t 53

Hình 2.14 Bi u đ giá tr chl-a bi n đ i theo đ sơu 56

Hình 2.15 Bi u đ th hi n m i t ng quan gi a DO vƠ Chl-a t i ST10 57

Hình 2.16 Bi u đ th hi n m i t ng quan gi a Chl-a vƠ nhi t đ t i ST10 58

Hình 3.1 C u trúc c b n mô hình EFDC 60

Hình 3.2 C u trúc c a mô hình th y đ ng l c h c EFDC 61

Hình 3.3 C u trúc c a mô hình ch t l ng n c 61

Hình 3.4 Mi n l i d ng Uniform Grid 67

Hình 3.5 Mi n mô hình t o d ng Expanding Grid 67

Hình 3.6 Mi n mô hình t o d ng Centerline Dominant 68

Hình 3.7 L i cong đ c t o theo tùy ch n Equi-Distance Widths 68

Hình 3.8 sơu lòng h ban đ u mi n h đ c n i suy b ng ph n m m EFDC 70

Hình 3.9 Mi n tính toán 71

Hình 3.10 L i tính toán trong mô hình EFDC 72

Hình 3.12 V trí các biên tính toán 73

Hình 3.13 K t qu mô ph ng tr ng DO 78

Hình 3.14 So sánh DO mô ph ng, th c đo t i tr m ST05 78

Hình 3.15 So sánh DO mô ph ng, th c đo t i tr m ST06 79

Hình 3.16 So sánh DO mô ph ng, th c đo t i tr m ST07 79

Hình 3.17 So sánh DO mô ph ng, th c đo t i tr m ST08 80

Hình 3.18 So sánh DO mô ph ng, th c đo t i tr m ST09 80

Hình 3.19 So sánh DO mô ph ng, th c đo t i tr m ST10 80

Hình 3.20 K t qu mô ph ng tr ng nhi t đ 81

Hình 3.21 So sánh nhi t đ mô ph ng, th c đo t i tr m ST3 82

Hình 3.22 So sánh nhi t đ mô ph ng, th c đo t i tr m ST7 82

Hình 3.23 K t qu mô ph ng tr ng Chlorophyll a 83

Hình 3.24 So sánh Chl-a mô ph ng, th c đo t i tr m ST3 84

Hình 3.25 So sánh Chl-a mô ph ng, th c đo t i tr m ST4 84

Hình 3.26 S đ công ngh x lý n c th i H Tơy 86

B ng 1.1 Nhi t đ trung bình tháng HƠ N i trong kho ng t n m 2009-2013 (°C) 8

B ng 1.2 L ng m a bình quơn tháng (mm) 9

B ng 1.3 Phơn b dơn s 8 ph ng 12

B ng 2.1 V trí kh o sát ch t l ng n c c ng 36

B ng 2.2 V trí kh o sát ch t l ng n c m t 37

B ng 2.3 Giá tr các thông s ch t l ng n c c ng xung quanh H Tơy 2013 47

B ng 2.4 Giá tr các thông s ch t l ng n c c ng xung quanh H Tơy 2014 48

B ng 2.5 K t qu phơn tích ch t l ng n c m t t i H Tơy n m 2013 49

B ng 2.6 K t qu phơn tích ch t l ng n c m t t i H Tơy n m 2014 50

B ng 3.1 Thông s l i tính toán trong mô hình 72

B ng 3.2 Gía tr l u l ng th c đo các c ng 74

B ng 3.3 Các thông s ch t l ng n c đ c th hi n trong mô hình EFDC 75

B ng 3.4 c tính m t s thông s ch t l ng n c th i sinh ho t (mg/l)[5] 76

B ng 3.5 c tính m t s thông s ch t l ng n c h (mg/l)[5] 76

B ng 3.6 Giá tr ch t l ng n c ban đ u 77

B ng 3.7 Ch tiêu đánh giá sai s th c đo vƠ tính toán 81

B ng 3.8 Ch tiêu đánh giá sai s th c đo vƠ tính toán 83

B ng 3.9 Ch tiêu đánh giá sai s th c đo vƠ tính toán 85

BOD Nhu c u ô xy sinh hóa

M U

1 Tính c p thi t c a đ tƠi

Trong đi u ki n c a Vi t Nam nói chung vƠ HƠ N i nói riêng có r t nhi u h

l n nh liên quan đ n nhi u l nh v c khác nhau c a đ i s ng xư h i, t các h t o c nh quan, đi u hòa môi tr ng, ch a n c t i tiêu, phơn l t i các h th y đi n ph c v

s n xu t Nhi u h có liên quan m t thi t t i đ i s ng c a dơn c xung quanh vƠ các vùng ph c n S t n t i vƠ giá tr t nhiên c a các h nhi u khi tr nên quá quen thu c vƠ đ c xem lƠ m c nhiên trong khi s hi u bi t còn h n ch , đ c bi t lƠ đ i v i các h có di n tích l n nh H Tơy

H Tơy lƠ h l n nh t c a HƠ N i, lƠ m t trung tơm sinh ho t v n hóa, xung quanh h có nhi u di tích l ch s có giá tr , lƠ n i vui ch i gi i trí c a ng i dơn th đô

c n c c bi t, H Tơy không ch lƠ m t danh lam th ng c nh mƠ còn có ch c n ng

đi u hòa không khí, lƠ n i tiêu thoát n c khi úng ng p, n i nuôi tr ng th y s n, tham quan vui ch i gi i trí

Tuy nhiên s phát tri n kinh t xư h i đư vƠ đang gơy nh h ng, t m c đ nh

đ n m c đ tr m tr ng, t i môi tr ng ch t l ng n c c a H Tây Vì v y vi c nghiên c u đánh giá hi n tr ng môi tr ng c ng nh nh h ng c a quá trình phát tri n kinh t xư h i, đô th hóa t i ch t l ng n c H Tây lƠ c p thi t

V i s phát tri n c a khoa h c k thu t vƠ công ngh thông tin, các công c mô hình hóa, mô ph ng ch t l ng n c ngƠy cƠng đ c hoƠn thi n vƠ phát tri n Các mô hình ch t l ng n c ngƠy nay đư đ t đ c đ chính xác cao vƠ đư đ c s d ng r ng rưi trong nghiên c u môi tr ng n c các sông, h Vì th , chúng tôi đư nghiên c u

l a ch n áp d ng mô hình phù h p đ mô ph ng ch t l ng n c H Tơy

Nghiên c u di n bi n ch t l ng n c H Tơy đòi h i ph i đ c đ u t nghiên

c u vƠ có nh ng bi n pháp qu n lý nh m ki m soát s ô nhi m c a n c H Vì v y ắNghiên c u đánh giá, mô ph ng ch t l ng n c H Tơy vƠ đ xu t gi i pháp gi m thi u” v n đ lƠ c n thi t vƠ phù h p v i yêu c u th c t B o v môi tr ng đơy c ng

lƠ đ tƠi em ch n nghiên c u c a lu n v n

2 M c đích c a lu n v n:

- ánh giá hi n tr ng ch t l ng n c H Tơy thông qua s li u kh o sát hi n

tr ng

- Mô ph ng bƠi toán ch t l ng n c H Tơy b ng mô hình toán

- Nghiên c u đ xu t gi i pháp gi m thi u ô nhi m n c h

3 N i dung:

- Nghiên c u đánh giá ch t l ng n c H Tơy: các nghiên c u đư có ch y u đánh giá ô nhi m n c b m t c a h Tơy Qua các đ t kh o sát th c t , đo đ c hi n

tr ng vƠ phơn tích trong phòng thí nghi m, lu n v n đư đánh giá đ y đ ch t l ng

n c c a H Tơy theo không gian (c trên b m t vƠ theo đ sơu) vƠ theo ngu n th i (ngu n th i sinh ho t t i các c ng chính đ ra H Tơy) Các thông s đánh giá đ i di n cho c 3 nhóm: thông s v t lý, hóa h c vƠ sinh h c (có ch tiêu khó xác đ nh nh clorofill a) K t qu thu đ c có tính m i so v i các nghiên c u v hi n tr ng môi

tr ng tr c đơy ơy lƠ m t trong các nhóm k t qu ch y u c a lu n v n vƠ đư đ a

ra đ c m t b s li u hoƠn ch nh v ch t l ng n c H Tơy, góp ph n cung c p d

li u quan tr ng cho các nghiên c u v mô hình

- B c đ u ng d ng mô hình toán đ mô ph ng ch t l ng n c H Tơy: trong khuôn kh c a lu n v n, không có đi u ki n mô ph ng toƠn b các thông s ch t

l ng n c đư kh o sát Lu n v n l a ch n 01 mô hình mô ph ng có hi u qu thông

s DO nh m ng d ng ph n nghiên c u đánh giá ch t l ng n c H Tơy trên

- xu t đ c gi i pháp gi m thi u ô nhi m n c h : x lý ô nhi m h lƠ v n

đ đòi h i có s ph i h p gi a các gi i pháp qu n lý vƠ k thu t c a nhi u đ n v ch c

n ng có liên quan Lu n v n đư đánh giá ngu n gơy ô nhi m chính xung quanh h , tình hình thu gom, x lý hi n t i vƠ đ xu t m t s khía c nh, gi i pháp gi m thi u; nh m góp ph n vƠo vi c b o v ch t l ng n c H Tơy

4 i t ng, ph m vi nghiên c u:

i t ng nghiên c u: Môi tr ng n c H Tơy

Ph m vi nghiên c u: H Tơy-Qu n Tơy H -ThƠnh ph HƠ N i

5 Ph ng pháp nghiên c u:

tƠi s d ng các ph ng pháp đ nghiên c u nh sau:

- Ph ng pháp k th a:

tƠi s d ng các s li u v ch t l ng n c tr c đơy đ so sánh v i s li u

đo đ c đ c, bên c nh đó c ng k th a vƠ phát tri n các k t qu nghiên c u tr c đơy

đư có đ đánh giá th c tr ng môi tr ng vƠ ch t l ng n c h

- Ph ng pháp đi u tra, kh o sát hi n tr ng:

+ Thu th p s li u liên quan đ n khu v c đ tƠi, thu th p t t c các s li u vƠ

đi u ki n t nhiên, kinh t xư h i

+ i u tra thông tin v ngu n th i, cách thu gom, tr m x lý n c th i đang có

Ch ng 2: ánh giá hi n tr ng ô nhi m ch t l ng n c H Tơy

Ch ng 3: ng d ng mô hình toán mô ph ng ch t l ng n c H Tơy vƠ đ xu t gi i pháp gi m thi u

+ Phía B c giáp Yên Ph

+ Phía Nam giáp đ ng Th y Khuê,

+ Phía ông giáp đ ng Thanh Niên

+ Phía Tây giáp đ ng L c Long Quơn

Hình 1.1 S đ khu v c nghiên c u

V trí đ a lý c a H Tơy lƠ 21°04 N, 105°50 N, cao so v i m t n c bi n lƠ 6m H Tơy n m phía Tơy B c HƠ N i thu c qu n Tơy H xung quanh h lƠ 8

ph ng: Yên Ph , Th y Khuê, B i, Xuơn La, Phú Th ng, T Liên, Nh t Tơn,

Qu ng An

Theo nhi u nghiên c u H Tơy có ngu n g c t sông H ng H Tơy đ c hình thƠnh vƠ phát tri n qua 3 giai đo n: giai đo n hình thƠnh (cách đây 3000-2500 n m), phát tri n (cách 2000-1000 n m), thoái hóa h (g n đơy) Trong giai đo n đ u c a s hình thƠnh, H Tơy còn lƠ m t khúc c a sông H ng Sau đó, sông H ng chuy n dòng lên phía ông B c b l i H Tơy c m t khúc sông c a mình, kho ng 1000 n m tr c đơy ng i ta ti n hƠnh đ p đê sông đ b o v HƠ N i Các nhƠ đ a chính đư k t lu n

H Tơy lƠ h móng ng a có ngu n g c t sông H ng trong quá trình d ch chuy n vƠ

đ i dòng lòng sông [1]

H Tơy có r t nhi u tên g i: H Tơy, H Mù S ng, H Trơu VƠng, m Xác Cáo [6] M i tên g i l u gi m t s tích v c i ngu n c a H Tơy huy n tho i H Tơy không ch lƠ đ a ch du l ch lý t ng mƠ nó còn ch a đ ng nh ng giá tr v n hóa dơn

t c

1.1.1.2 a hình

H Tơy: H có d ng hình cƠng cua, m t đ u h ng ra c ng Nh t Tơn lƠ c a vƠo

c c a sông Nh , m t đ u h ng ra phía Nghi Tàm ậYên Ph lƠ c a ra c c a sông

t xung quanh h Tơy thu c lo i đ t y u, c th :

- Phía B c, ông B c theo chi u t trên xu ng g m các t ng:

+ T ng trên cùng lƠ l p đ t sét pha cát l n g ch x dƠy 1,0 ậ 2,2m

+ L p sét, bùn sét t ng gi a dƠy 1,0 ậ 4,0m

+ D i cùng lƠ l p đ t sét nh mƠu xám tro, bưo hòa

- Phía Tơy, Tơy Nam: theo m t c t t trên xu ng d i bao g m các l p sau: + L p đ t dƠy t 0,3 ậ 2m

+ L p sét, sét pha dƠy 1,5 ậ 5,0m

+ L p bùn cát pha ậ sét pha

- Phía Nam: theo m t c t t trên xu ng d i bao g m các l p sau:

+ L p đ t dƠy t 1,5 ậ 2m

+ L p sét pha, bùn sét pha dƠy trên 15 ậ 20m

c bi t, t i khu v c phía Nam, m c n c ng m xu t hi n t cao đ 5,15 ậ 6,75m

a ch t khu v c lòng h :

L p bùn đáy H Tơy có đ dƠy t 20 - 80cm tùy theo v trí l y m u, mùa m a

th ng m ng h n mùa khô do tác đ ng c a s v n chuy n c t n c trong h

Bùn đáy có thƠnh ph n sét lƠ ch y u (80%), thƠnh ph n cát chi m kho ng 10% mùn bư h u c t (4 - 12%) lƠ ngu n dinh d ng cho các loƠi th y sinh phát tri n, góp

ph n c i t o môi tr ng trong H

1.1.1.4 Di n tích t nhiên

Có nhi u s li u v di n tích c a vùng h , tuy nhiên trong quá trình phát tri n kinh t - xư h i, h đư b l n chi m v i các m c đích khác nhau lƠm cho di n tích h b thay đ i nhi u theo th i gian vƠ b gi m đi nhanh chóng

Theo s li u thu th p n m 2014 di n tích h lƠ 5.216.267m2, chu vi là 18.967

m, ch r ng nh t lƠ 3.274 m, ch h p nh t lƠ 2.618m Dung tích n c trong h kho ng trên 9 tri u/m3 n c, đ sơu c a h :

Cách b t 1÷ 2m nông nh t lƠ 0,6 ÷ 0,7m; sơu nh t 1,5 ÷ 1,7 m

Cách b t 15÷ 20m nông nh t lƠ 1,2 ÷ 1,3m; sơu nh t 2 ÷ 2,4 m

Cách b t 100m nông nh t lƠ 2,4÷ 2,8m; sơu nh t d i 0,5 m

m a nhi u, nhi t đ trung bình 28,1°C T tháng 11 t i tháng 3 n m sau lƠ khí h u c a mùa đông v i nhi t đ trung bình 18,6°C Cùng v i hai th i k chuy n ti p vƠo tháng

4 và tháng 10, có đ b n mùa xuơn, h , thu vƠ đông [1]

th gi m xu ng d i 10˚C, gơy ra biên đ nhi t đ ngƠy l n NgoƠi ra mùa l nh luôn

có m a phùn vƠ đ m cao m cao nh t th ng vƠo cu i mùa xuơn, tháng 2 vƠ tháng 3, đ m có th lên t i h n 90%

Mùa nóng có ch đ nhi t đ n đ nh h n mùa l nh, ch u nh h ng c a gió mùa ông ậ Nam t V nh B c B (Thái Bình D ng) vƠ gió mùa Tây ậ Nam t n

D ng Nhi t đ trung bình ngƠy l n do đó l ng b c x t ng c ng r t l n

B ng 1.1 Nhi t đ trung bình tháng HƠ N i trong kho ng t n m 2009-2013 (°C)

+ S ngƠy m a hƠng n m: 145 ngƠy/n m

+ Tháng nhi u nh t lƠ tháng 8 có 17 ngƠy m a

(Ngu n: Báo cáo th ng kê khí t ng - th y v n trung ng)

Hình 1.2 Hoa gió t i tr m quan tr c khí t ng

- Mùa đông h ng gió ch đ o lƠ ông B c, mùa hè có h ng gió ch đ o lƠ ông Nam

- T c đ gió trung bình trong n m : 8 m/s;

- T c đ gió m nh nh t trong n m : 20 m/s;

- T c đ gió th p nh t trong n m : 3 m/s

Vùng đ ng b ng B c B nói chung vƠ HƠ N i nói riêng n m trong vùng nh

h ng gió mùa Gió ch đ o mùa hè lƠ gió mùa ông Nam v i t n su t t 41,5 đ n 57,5%, b t ngu n t Thái Bình D ng mang theo không khí mát vƠ m t đ i d ng Gió ch đ o v mùa đông lƠ gió mùa ông B c v i t n su t 28,6% đ n 29,8% mang tính khô vƠo đ u mùa l nh vƠ m th nh hƠnh v cu i mùa Trong mùa đông c ng xu t

hi n gió mùa ông Nam v i t n su t khá cao 28,3% đem l i th i ti t d ch u NgoƠi

ra, v mùa hè HƠ N i còn ch u nh h ng c a gió mùa h ng Tơy khô nóng song t n

- Theo s li u đo đ c t i tr m Láng vƠ HoƠi c (HƠ N i), t ng l ng b c x

đo đ c vƠ tính toán đ c khu v c h Tơy có giá tr c c đ i lƠ 304,5 cal/cm2.ngày (tháng 4); giá tr c c ti u lƠ 137,2 cal/cm2.ngày (tháng 1) [1]

Bão

Th i gian có bưo đ b vƠo khu v c phía B c th ng t tháng 6 đ n tháng 10 trong n m vƠ t p trung ch y u t tháng 7 đ n tháng 9 Khu v c HƠ N i ph n l n ch u

nh h ng c a bưo Trong n m t ng s c n bưo nh h ng đ n khu v c HƠ N i t 7

đ n 10 c n bưo T c đ gió l n nh t đ t 20 m/s, có tr n gió đ t t c đ 40 m/s Bưo

th ng gơy m a kéo dƠi t 1 đ n 2 ngƠy, có khi đ n 5-6 ngƠy, l ng m a trên 200mm

- S ngƠy có m a phùn trung bình n m: 38,7 ngƠy

Khu v c nƠy hƠng n m ch u nh h ng c a m t s c n bưo, nh ng v n t c nh v=20m/s ậ 30m/s

vƠ do s chuy n đ i đ t canh tác đ t nông nghi p thƠnh các khu v c dơn c khu v c

an d ng ngh ng i Dơn s phơn b c ng không đ u, t p trung đông dơn phía Nam

vƠ ông Nam c a h Tơy, g m các ph ng nh Quán Thánh, Trúc B ch, B i, Yên

Ph … còn l i phía b c t p trung dơn c v i m t đ th a th t h n S phơn b dơn s 8

ph ng trong khu v c H Tơy đ c th hi n qua b ng phơn b dơn c theo th ng kê

c a UBND qu n Tơy H n m 2013 nh sau:

1.1.2.2 C s v t ch t và h t ng c s

C s h t ng trong khu v c đang trong giai đo n xơy d ng vƠ hoƠn thi n, nhi u h ng m c đư đ c thi công nh ng còn đang dang d C th nh sau:

- Giao thông: H th ng đ ng xá ch a đ c hoƠn thi n đ ng b M t s tuy n

đ ng nh L c Long Quơn đư xu ng c p vƠ hi n nay đang đ c thi công

- i n: H th ng đi n c a khu v c đư xu ng c p Hi n nay, các Tr m bi n áp

đư vƠ đang đ c c i t o, nơng c p vƠ xơy m i nh Tr m 220kV Tơy H , Tr m 110kV Yên Ph … Các đ ng dơy đa s đ u đ c h cáp ng m

- H th ng c p n c: H th ng c p thoát n c khu v c ch a đáp ng đ c đ y

đ nhu c u c a ng i dân Ví d nh khu v c Th y Khuê, tham kh o ý ki n c a ng i dơn thì 60% cho r ng hi n nay n c ch a đ cho nhu c u sinh ho t c a ng i dơn vƠo mùa hè khu v c ph ng Trúc B ch, phía khu v c Ph ng Xuơn La, Nh t Tơn khu v c

Di n tích (km2)

M t đ dơn

s ( ng/km2)

- H th ng thoát n c: H th ng thoát n c c a các khu v c quanh h còn

kém, các c ng có đ ng kính nh , không chuy n t i k p th i đ c bi t lƠ mùa m a l

d n đ n tình tr ng ng p úng Các h s ng ven h th i n c tr c ti p xu ng h gơy ô

nhi m môi tr ng nhi u đi m quanh h

- i u ki n v sinh môi tr ng: a ph n các h gia đình đ u có nhƠ v sinh t

ho i - khép kín VƠ đư có đ n v môi tr ng chuyên trách thu gom rác th i trong khu

v c qu n

1.1.2.3 Nhu c u s d ng n c trong t ng lai

Do s phát tri n quá nhanh c a HƠ N i nói chung vƠ khu v c h Tơy nói riêng nên dơn s khu v c nƠy t ng lên m t cách nhanh chóng, có th nói so v i nh ng n m 1980-1990 v i hi n nay thì h Tơy đư bùng n v dơn s Ch y u do dơn di c t i vƠ

do phát tri n h th ng khách s n nhƠ hƠng khu nhƠ cao c p Cùng v i s gia t ng

v dơn s lƠ s gia t ng v nhu c u s d ng n c, nh ng h t ng c s vƠ ngu n n c

s ch c p cho khu v c hi n ch a đáp ng đ c nhu c u ng i dơn, m t t l l n ng i dơn ch a có n c s ch đ s d ng VƠ đ gi m giá thƠnh s d ng n c m t s nhƠ hƠng khách s n l n quanh khu v c h đư khai thác ngu n n c ng m xung quanh h

v t so v i đ ng ký vƠ đ c phép D d n t i s s t lún vƠ s t l ven b gơy nh

h ng t i n c h

NgoƠi ra nhu c u v n c ph c v các ho t đ ng khác trong t ng lai theo quy

ho ch c a ThƠnh ph nh vui ch i, gi i trí nhu c u s d ng n c s t ng lên nhanh chóng vì v y r t c n có c s h t ng đ c bi t lƠ h th ng n c s ch c n hoƠn thi n

h n

M ng l i thoát n c th i ch a hoƠn thi n Qua kh o sát đư xác đ nh vƠ th y

h u h t các khách s n, nhƠ hƠng vƠ m t s l ng l n các nhƠ dơn xung quanh h th i

n c th i tr c ti p xu ng h không qua x lý, c ng v i t c đ t ng dơn s nhanh lƠm

l ng n c th i xu ng ngƠy cƠng t ng lên ơy chính lƠ ngu n gơy ô nhi m ch y u gây nh h ng t i ch t l ng n c h

Ho t đ ng kinh t : s không có c s công nghi p nƠo trong khu v c nh y c m

v môi tr ng nƠy Các ngh th công t i các lƠng truy n th ng s đ c duy trì

Theo d báo nhu c u n c s ch c a khu v c h Tơy s t ng lên 50% vƠo n m

2020 [1] Ngu n n c c p cho khu v c h Tơy không ph i thi u nh ng c n ph i có quy ho ch tránh tình tr ng khai thác n c ng m quanh h vƠ x n c th i xu ng h LƠm nh h ng t i h Tơy vƠ gơy suy thoái môi tr ng

1.2 Các giá tr c a H Tơy

Giá tr v c nh quan môi tr ng vƠ ti m n ng du l ch: H Tơy lƠ lá ph i, th ng

c nh t nhiên c a ThƠnh ph HƠ N i n m c nh trung tơm chính tr Ba ình, Khu ph

c lƠ trung tơm th ng m i HoƠn Ki m H Tơy đ c xác đ nh lƠ tr ng đi m c a quy

ho ch phát tri n không gian đô th HƠ N i V i c nh quan thiên nhiên đ c đáo c a d i

đ t d c sông H ng, các lƠng hoa truy n th ng xung quanh H Tơy t o nên b c tranh

th m ng h p d n du khách du l ch Xen gi a không gian cơy xanh m t n c h lƠ di tích l ch s , v n hóa đang t n t i hƠng tr m n m lƠ tƠi s n vô giá c a đ t kinh k

Giá tr v nuôi tr ng th y s n: H Tơy có di n tích h l n nh t HƠ N i, có ngu n thu th y s n hƠng n m l n Hi n nay theo các s li u c b n v sinh v t h c c a

h , s l ng các loƠi s ng khu v c b h lƠ 214 loƠi, khu v c m t h 106 loƠi, vƠ t i đáy h lƠ 16 loƠi, hi n có 35 loƠi cá, trong đó có 12 loƠi hi n đang đ c khai thác (600

t n/ n m) vƠ 58 loƠi chim

Giá tr v đi u ti t n c trong l u v c: H Tơy lƠ n i tr ng nh t trong l u v c,

do đó khi mùa m a đ n l ng n c trong l u v c đ xu ng h tránh đ c ng p l t trung khu v c dơn c , đ ng th i mùa khô có th tham gia t i cho nh ng cánh đ ng Xuơn La, Phú Th ng, Nh t Tơn

1.3 Các nghiên c u liên quan v H Tơy

H Tơy có ý ngh a r t l n trong vi c cung c p n c vƠ ch a n c cho l p n c

d i đ t khu v c Vì v y, vi c đ m b o khai thác s d ng ngu n n c ng t đơy có ý ngh a r t quan tr ng Hi n nay đư vƠ đang có nhi u nghiên c u có giá tr v h Tơy, trong đó bao g m r t nhi u ph ng pháp nghiên c u khác nhau đ đánh giá m c đ ô nhi m c ng nh d báo ch t l ng n c h

T nh ng n m 1960, H Tơy đư là đ i t ng nghiên c u c a các nhƠ khoa h c

N m 1961 Ơo V n Ti n, ng Ng c Thanh, Mai ình Yên trong n m 1961 đư lƠ

nh ng ng i đ u tiên đ a ra nh ng k t qu nghiên c u v th y sinh v t c a h Sau đó các công trình ch đ dinh d ng H Tơy c a tác gi ng Ng c Thanh, v cá c a tác

gi Mai ình Yên, v th c v t n i c a tác gi D ng c Ti n đư liên ti p ra đ i lƠm

rõ m t s v n đ liên quan c a H Tơy

c bi t t gi a nh ng n m 1990 b t đ u có nh ng nghiên c u, kh o sát t ng

th đ ng th i đư có nh ng chính sách, d án, nghiên c u c th nh m c i thi n ch t

l ng n c H Tơy đó lƠ:

- Lu n v n th c s ắMô hình ki m soát ch t l ng n c, tr ng h p nghiên c u

h Tơy, HƠ N i” c a Phong Mai Thanh (1999) đư phát tri n mô hình phú d ng

J ngensen cho h Tơy trên quan đi m c a h sinh thái h có th xác đ nh đ c

l ng Photpho trong h , mô hình đư đ c thi t l p d a vƠo vòng tu n hoƠn cacbon vƠ photpho trong n c v i các thƠnh ph n trong h sinh thái lƠ th c v t phù du, đ ng v t phù du, th c v t đáy

- Lu n v n th c s ắMô hình t ng h p BOD ki m soát n c th i đô th nh m c i thi n ch t l ng n c H Tơy, HƠ N i” c a Nguy n c ToƠn (1999) đư phát tri n phát mô hình c a Drenack (1968) đ mô ph ng n ng đ DO-BOD trong n c h Tơy NgoƠi các quá trình nh h ng t i n ng đ DO-BOD nh quá trình l ng vƠ phơn h y

ch t h u c trong n c vƠ quá trình khu ch tán oxy b m t, mô hình đư mô ph ng

đ c l ng BOD b sung do quá trình phơn h y VPD, TVPD ch t; l ng DO b sung do quá trình quang h p vƠ DO m t đi do quá trình hô h p, phơn h y bùn đáy,

ch t b n vƠ VVPD, TVPD ch t

- Nghiên c u ắMô hình d báo ô nhi m do BOD vƠ tình tr ng phú d ng H Tơy” c a Tr n c H vƠ Nguy n c ToƠn (2000) đư ng d ng vƠ phát tri n mô hình streeter-phelps mô ph ng BOD vƠ mô hình Vollenwweider mô ph ng l ng P trong h Tơy Mô hình nƠy đư đ a ra quy trình d báo BOD vƠ P trong h theo các

k ch b n ki m soát ngu n th i vƠ s phát tri n c a khu v c h Tơy trong t ng lai, t

đó c nh báo ch t l ng n c vƠ ki n ngh bi n pháp h p lý đ ki m soát ngu n th i

Hi n t i các tác đ ng khác lên BOD và P ch a đ c xem xét đ n Các bƠi toán th y

đ ng l c h c có vai trò l n trong các ph n ng hóa sinh lý c ng ch a đ c tính toán

- Lu n án Ti n s k thu t ắS d ng công c toán h c đánh giá kh n ng ch u

t i ô nhi m c a H Tơy đ xơy d ng k ho ch b o v phát tri n H Tơy trong t ng lai” c a HoƠng D ng Tùng (2004) đư áp d ng mô hình Deft 3D c a vi n nghiên c u

th y l c HƠ Lan đ mô ph ng ch t l ng n c h Tơy Tuy nhiên do v n đ ô nhi m

n c H Tơy r t ph c t p nên m i đ c p đ n v n đ BOD c a h trong đó coi h nh

m t kh i th ng nh t đ c xáo tr n đ u mô hình c ng không xét đ n các tác đ ng c a các dòng v n t c do đó nh ng tính toán lan truy n đ c b qua

1.4 T ng quan v mô hình ch t l ng n c

1.4.1 Khái ni m chung v mô hình ch t l ng n c

M t tác nhơn ô nhi m sau khi đ c đ a ra t ngu n s b chuy n hóa, bi n đ i

v thƠnh ph n vƠ kh i l ng do tác đ ng c a các y u t môi tr ng (Nhi t đ , gió,

n c, đ a hình, sinh v t) Trong nhi u tr ng h p s phơn tán ho c pha loưng ch t ô nhi m theo th i gian vƠ không gian có th đ c d báo b ng ph ng pháp mô hình hóa môi tr ng Mô hình hóa môi tr ng lƠ cách ti p c n toán h c mô ph ng di n bi n

ch t l ng môi tr ng nói chung vƠ di n bi n ch t l ng n c nói riêng d i nh

h ng c a m t ho c t p h p các tác nhơn có kh n ng tác đ ng đ n môi tr ng vƠ

ki m soát các ngu n gơy ô nhi m

Mô hình hóa ch t l ng n c lƠ m t ph n c a mô hình hóa môi tr ng Mô hình hóa ch t l ng n c nh m xơy d ng s t ng đ ng v toán h c c a h th ng

ch t l ng n c th c t MƠ h th ng ch t l ng n c th c t l i bao g m các ti u h

th ng ph c t p đ c liên k t v i nhau Do đó r t khó kh n đ xác đ nh c c u ho t

đ ng vƠ m i quan h qua l i c a các ti u h th ng nƠy m t cách chính xác Vì v y vi c

đ n gi n hóa lƠ c n thi t trong mô hình toán, do đó nó lƠ phép g n đúng c a th c t

Mô hình cho phép mô t các quá trình v t lý, hóa h c vƠ sinh h c đư gơy ra s

bi n d i ch t l ng n c do các ngu n ô nhi m đi m vƠ ô nhi m di n Các v n đ ô nhi m mƠ không th gi i quy t đ c b ng công ngh hi n hƠnh thì nên ngh đ n bi c

mô hình hóa Nên xác đ nh các đi u ki n thi t k (đi u ki n dòng ch y) trong vi c thi t

l p mô hình ch t l ng n c v i m c đích gi m thi u ô nhi m Các đi u ki n thi t k

s bao g m lo i dòng ch y nhi t đ , đi u ki n khí t ng i v i ngu n ô nhi m đi m

thì đi u ki n thi t k nên xem xét m c đ ô nhi m trong đi u ki n dòng ch y ki t, vƠo mùa khô i v i ngu n ô nhi m không đi m đ c chuy n t i do dòng ch y thì đi u

ki n dòng ch y ki t vƠo mùa khô i v i ngu n ô nhi m không đi m đ c chuy n t i

do dòng ch y thì đi u ki n thi t k nên xem xét l ng m a trong mùa l

D i các đi u ki n th c t , quá trình lý, hóa h c vƠ sinh h c đư đ c mô ph ng trong các mô hình ch t l ng n c nhìn chung s ch u các bi n đ i m t cách ng u nhiên Do v y các mô hình mƠ k t t p các bi n đ i ng u nhiên nƠy vƠo c u trúc c a nó

s đ c g i lƠ mô hình ng u nhiên B i vì có r t ít s li u có th dùng đ c đ mô t

s phơn b xác su t kèm theo s thay đ i c a thông s ch t l ng n c, do đó h u h t các mô hình đ c s d ng g n đơy nh t đ u d a trên các giá tr trung bình c a các thông s Nh ng mô hình nh v y g i lƠ mô hình t t đ nh vƠ chúng đ c xem nh lƠ

s t o ra các giá tr x p x trung bình Th c s thì mô hình ch lƠ m t công c đ tr giúp vi c gi i quy t m t v n đ , do đó ng i s d ng mô hình ph i có m t s hi u bi t

th u đáo v các quá trình mô ph ng

1.4.2 Vai trò c a mô hình trong công tác qu n lý ch t l ng n c

Theo ch ng trình môi tr ng c a liên h p qu c (UNEP), công tác qu n lý t ng h p

ch t l ng n c (CLN) bao g m 5 b c sau:

B c 1: Xác đ nh vai trò, ch c n ng vƠ đ c đi m ngu n n c;

B c 2: Xác đ nh các tiêu chí, l a ch n các tiêu chu n áp d ng;

B c 3: ánh giá hi n tr ng ch t l ng n c, các y u t tác đ ng đ n CLN

B c 4: xu t vƠ l a ch n các gi i pháp ki m soát ch t l ng n c nh m đáp

ng các tiêu chí l a ch n vƠ tiêu chu n áp d ng;

B c 5: Quan tr c ch t l ng n c nh m đánh giá hi u qu ki m soát, c ng

nh xác đ nh tr ng thái vƠ xu th bi n đ i ch t l ng n c

Các b c qu n lý trên đ c c th hóa b ng ch ng trình ki m soát

Hình 1.3 S đ ch ng trình qu n lý ch t l ng n c

T ch ng trình trên cho th y, mô hình CLN đ c s d ng toƠn di n trong công tác qu n lý ngu n n c, b t đ u t khơu l p k ho ch, đánh giá hi u qu ki m soát, đ m b o cho ch t l ng n c n đ nh lơu dƠi t i vi c đánh giá các gi i pháp

ki m soát Nói cách khác, mô hình CLN lƠ công c qu n lý t i c n thi t, đ m b o tính

t i u cho h th ng qu n lý t ng h p ngu n n c ơy c ng lƠ lý do mô hình CLN đư

có l ch s phát tri n lơu dƠi vƠ đ c ng d ng r ng rưi trên th gi i

T tr c đ n nay, đ ki m soát ch t l ng n c thì đa ph n s d ng r t nhi u

ph ng pháp khác nhau c ng nh công c khác nhau, ví d nh th ng kê sinh h c hay quan tr c th c t , ngƠy nay nh có s phát tri n c a máy tính cùng v i các ph ng pháp toán h c, mô hình mô ph ng đư đ c s d ng nh công c đ d báo nh ng nh

h ng c a môi tr ng, đánh giá m c đ ô nhi m n c c ng nh xem xét các m i quan h qua l i gi a các thƠnh ph n trong h sinh thái luôn luôn bi n đ ng vƠ c c k

ph c t p k t h p v i ý ki n chuyên gia, các k t qu c a mô ph ng s đ c xem xét

K ho ch th c hi n

Xác đ nh m c đích

s d ng Yêu c u CLN

Ki m soát CLN vƠ

ch y mô hình

Th c hi n

CLN ch p nh n

nh y u t quan tr ng đ l a ch n các quy t đ nh Các mô hình có th bao g m các thƠnh ph n sau:

 Các bi n ngo i vi: LƠ nh ng y u t bên ngoƠi tác d ng lên ch t l ng n c ví

d nh : Nhi t đ , gió, các ch t th i đ vƠo…vv

 Các bi n tr ng thái: LƠ các bi n bi u di n tr ng thái c a ch t l ng n c, ví d

n ng đ BOD, DO, các ch t dinh d ng…vv

 Các ph ng trình toán h c: LƠ bi u di n các m i quan h gi a bi n ngo i vi vƠ

bi n tr ng thái

 Các tham s : Các tham s tham gia vƠo ph ng trình toán h c mô ph ng ch t

l ng n c M t đi m c n chú ý lƠ trên th c t ch có m t s ít tham s đ c

bi t chính xác i v i tuy t đ i đa s , c n ph i hi u ch nh tham s cho phù

K t qu tính toán

Hi u ch nh mô hình Kinh đ nh mô hình

S li u phòng thí

nghi m

S li u đo th c đ a

S phát tri n v t b c c a khoa h c máy tính trong th i đ i ngƠy nay đư lƠm cho các mô hình nƠy ngƠy cƠng đi vƠo th c t v i th i gian tính toán nhanh h n, tính toán các quá trình ph c t p v i nhi u tham s h n

S k t h p m nh m gi a mô hình v i các công c khác nh GIS c ng đư mang

l i hi u qu trong vi c giúp con ng i có đ c nh ng quy t đ nh chính xác h n trong chính sách qu n lý b o v môi tr ng h

1.4.3 M t s mô hình trên th gi i

M c nƠy s trình bƠy c s lý thuy t vƠ tính n ng s d ng c a các mô hình hi n

đ i hi n đang đ c ng d ng nhi u trên th gi i, đ ng th i nghiên c u c ng ch ra

nh ng u vƠ nh c đi m c a m i mô hình vƠ đ ng th i đánh giá ch n l a mô hình thích h p nh t cho ph m vi nghiên c u c a lu n v n

NgƠy nay, mô hình ch t l ng n c đ c nhi u tác gi xơy d ng vƠ phát tri n, sau đơy s lƠ m t s mô hình ch t l ng n c đư đ c ng d ng r ng rưi trên th gi i

1.4.3.1 Mô hình QUAL2K:

Do c c b o v môi tr ng M (EPA) phát tri n Mô hình cho phép mô ph ng các ph n ng chính c a chu trình các ch t h u c , s n xu t t o, nhu c u bùn vƠ cacbon, thoáng khí vƠ nh ng tác đ ng c u chúng đ n cơn b ng oxy hòa tan Ng i ta

th ng dung đ di n toán hình ô nhi m c a m t h th ng sông (đ c bi t lƠ h th ng hình d ng nhánh cơy), tính toán t i l ng t i đa hang ngƠy vƠ có th k t h p v i quan

tr c t i th c t đ xác đ nh t m quan tr ng vƠ ch t l ng c a các ngu n đi n

u đi m

Mô hình Q2K có giao di n trên Excel thu n l i cho vi c s d ng vƠ nh p s

li u h n nhi u so v i môi tr ng Dos tr c kia NgoƠi ra mô hình còn th hi n c k t

qu theo chi u d c sông vƠ c di n bi n ch t l ng n c c a t ng đo n sông theo th i gian H n n a Q2K có th chia đo n sông thƠnh nh ng đo n y u t v i chi u dƠi khác nhau.VƠ đ c bi t, Q2K còn mô ph ng chính xác các ngu n đi m vƠ ngu n phơn tán

nh p vƠo hay thoát ra m i đo n y u t đó Nh đ c đi m nƠy, Q2k có th tính toán ô nhi m b t kì v trí nƠo d c sông chính xác h n so v i các mô hình ch t l ng n c

khác Mô hình áp d ng r t thích h p cho các khu v c đô th phát tri n, n i t p trung

ch y u nh ng ngu n th i sinh ho t, vƠ m t ph n ngu n th i công nghi p

Nh c đi m

Mô hình Q2K gi thi t dòng ch y m t chi u v i đi u ki n dòng ch y vƠ th y

l c n đ nh Nh ng trong th c t , dòng ch y không n đ nh, có th khu ch tán theo

ho c 3 chi u Vì v y, gi thi t nh v y m i ch lƠ g n đúng, thi u chính xác H n n a,

vi c xét ch t l ng n c m i ch d ng l i các ch t ô nhi m thông th ng (không

đ c), còn các ch t ô nhi m đ c h i ch a đ c đ c p đ n trong mô hình Q2K Vì v y Q2K ch áp d ng cho sông nƠo ch y u b ô nhi m h u c b i các ngu n th i sinh ho t

vƠ công nghi p V i sông b ô nhi m b i các ch t vô c , ta nên áp d ng mô hình khác phù h p h n

th i khác nhau Các h th ng ch ng trình ph nƠy lƠ:

CORMIX 1: Dùng phơn tích cho c a x đ n ng p d i n c

CORMIX 2: Dùng phơn tích cho nhi u c a x ng p d i n c

CORMIX 3: Dùng phơn tích cho c a x trên m t d i n c

u đi m:

Mô hình CORMIX lƠ m t h th ng ph n m m đ phơn tích, d báo vƠ thi t k các h th ng x th i ch t ô nhi m vƠo m t th n c

Mô hình nƠy v m t c s khoa h c r t ch t ch vƠ t ng minh tuy nhiên ít

đ c c p nh t vƠ nơng c p v cách th hi n trên máy tính do đó không d s d ng, mô hình còn ch y trên môi tr ng MSDOS

Mô hình ch a xét đ c s ô nhi m c a h do t t c các c a ch y vƠo mƠ ch xét

đ n s lan truy n các ch t ô nhi m t i v trí c a x Do đó không xét đ c s nh

h ng l n nhau c a các ch t có trong n c th i vƠ không xét đ c s nh h ng c a

t t c các ngu n th i ch y vƠo xung quanh h

1.4.3.3 Mô hình MIKE:

B mô hình MIKE c a Vi n Thu l c an M ch (DHI) đư đ c gi i thi u vƠ

ng d ng cho khá nhi u d án Vi t Nam g n đơy, trong s đó MIKE 11/ MIKE21 lƠ

m t trong nh ng thƠnh ph n chính Mô hình MIKE 11 lƠ lo i mô hình toán, s d ng

ph ng trình St Venant, mô ph ng dòng ch y trong sông, liên k t v i vùng ng p l MIKE 11 có m t s u đi m n i tr i so v i các mô hình khác nh : (i) liên k t v i GIS, (ii) k t n i v i các mô hình thƠnh ph n khác c a b MIKE ví d nh mô hình m a rào-dòng ch y NAM, mô hình thu đ ng l c h c 2 chi u MIKE 21, mô hình dòng

ch y n c d i đ t, dòng ch y trƠn b m t vƠ dòng b c thoát h i th m ph (MIKE SHE), (iii) tính toán chuy n t i ch t khuy ch tán, (iv) v n hƠnh công trình, (v) tính toán quá trình phú d ng

B công c khác c a MIKE bao g m các mô đun sau:

 Mô đun tính toán th y l c (MIKE 21/3 HD)

 Các mô đun tính sóng (MIKE 21 SW, NSW,PMS,EMS, BW)

 Các mô đun tính bi n đ i đ ng b (LITPACK)

 Các mô đun tính bi n đ i bùn cát (MIKE 21/3 ST, MT)

 Các mô đun tính trƠn d u, mô hình sinh thái (MIKE 3 OS, EcoLab)

 Các mô đun tính lan truy n v t ch t, truy n nhi t (MIKE 3 AD)

 Mô đun dòng ch y (MIKE 21C FM)

 Mô đun t i khu ch tán

 Mô đun ch t l ng n c vƠ sinh thái h c

 MIKE 21 MT (Mud Transport)

V i các b công c nh trên, có th nói b ph n m m MIKE có th áp d ng đ

mô hình hóa h u h t các v n đ liên quan đ n đ ng l c dòng ch y NgoƠi vi c ch y riêng l các mô đun nh trên còn có th ch y tích h p các mô đun trên đ mô ph ng

bi n đ i hình thái ho c mô ph ng phơn tích ph n t , trƠn d u (MIKE 21/3 PA/OS)

Nh n xét chung v b mô hình MIKE

u đi m:

Giao di n d dùng, thơn thi n, tích h p GIS (H th ng thông tin đ a lý) nên truy

xu t d li u d dƠng, trích xu t k t qu tr c quan, quá trình l p mô hình nhanh

H tr quá trình chu n b s li u đ u vƠo vƠ th hi n k t qu tính toán c a mô hình r t t t ng d ng thu t toán đa nhơn đ t ng t c đ tính toán c a mô hình

Nh c đi m:

M c dù lý thuy t tính toán đ c trình bƠy khá chi ti t nh ng ơy không ph i lƠ

ph n m m mư ngu n m nên khó kh n trong vi c tìm ra nguyên nhơn gơy sai s c a

mô hình

Khi tính toán tr ng h p unsteady th ng báo l i không n đ nh t i m t s m t

c t, m c n c tính toán v t cao trình đ nh đê/b ơy lƠ m t l i khá ph bi n vƠ vi c

x lý (đ đ t tr ng thái n đ nh) th ng không d , m c dù h s courant v n đ m b o;

t ng t , đ i v i bƠi toán AD (advection dispersion) lan truy n ch t th ng khó đ t

đ c tiêu chí n đ nh

Mô t công trình trong MIKE SHE ch a sát v i th c t ; Ph n m m MIKE21FM, t c đ ch y v n còn h n ch ;

1.4.3.4 Mô hình DELFT 3D:

Deltares đư phát tri n b ph n m m mô hình s tr m nh m đ c g i lƠ Delft3D, t p trung ch y u vƠo ng d ng trong môi tr ng n c b m t

Delft3D lƠ m t b ph n m m tích h p mô hình m t cách linh ho t, có th mô

ph ng 02 chi u (Theo chi u ngang ho c chi u d c c a m t ph ng) ho c mô ph ng theo không gian 3 chi u cho dòng ch y, v n chuy n tr m tích, hình thái h c, sóng, ch t

l ng n c, vƠ h sinh thái Delft3D còn có kh n ng x lý t ng tác gi a các quá trình nƠy Ph n m m nƠy đ c thi t k cho nhi u đ i t ng khác nhau, t các chuyên gia trong ngƠnh t i nh ng ng i dùng khác nh : các chuyên gia t v n, k s , nhƠ

th u, các đ n v qu n lý vƠ các quan ch c Chính ph , t t c nh ng ng i đang ho t

đ ng trong nh ng giai đo n thi t k , th c hi n hay qu n lý chu trình

T t c các ch ng trình đ u có kh n ng tích h p cao vƠ kh n ng v n hành liên

t c Các hi n t ng t nhiên có đ c đi m v không gian v n có, t c lƠ chúng có th thay đ i theo 2 h ng ngang vƠ d c theo tr c th ng đ ng T ng t nh v y, các mô

t c b n theo không gian ba chi u (3D) th ng ph thu c vƠo th i gian vƠ h u h t là liên quan t i nhau

Tính tr c quan c a Delft3D vƠ ch ng trình Delft3D cho phép b n mô ph ng

m i t ng tác c a n c, tr m tích, sinh thái vƠ ch t l ng n c theo th i gian vƠ không gian

Ph n m m nƠy ch y u đ c s d ng cho mô hình c a môi tr ng t nhiên nh các khu v c ven bi n, sông, c a sông, nh ng đ ng th i Delft3D c ng phù h p v i môi

tr ng nhơn t o nh b n c ng, h v v G n đơy ph n m m Delft 3D đư đ c g i lƠ

ph n m m mư ngu n m nên ng i dùng có th t phát triên thêm các tính n ng c a

mô hình lƠm cho nó tr nên ngƠy cƠng hoƠn thi n

Các mô đun chính trong mô hình DELFT 3D bao g m:

D-Flow: Ch ng trình nƠy mô ph ng s chuy n đ i c a dòng ch y trong

đ i hình thái c a các phơn đo n g n k t ho c không g n k t C 2 thu c tính dòng

ch y vƠ sóng có vai trò nh nh ng y u t tác đ ng đ n quá trình v n chuy n cát vƠ chúng đ c xác đ nh d a trên các công th c đư đ c tích h p s n

D-Waves (Sóng): Cho phép tính toán s chuy n đ ng c a các sóng crested trên d i không đ ng đ u, đánh giá tác đ ng c a gió, n ng l ng tiêu hao do

short-l c ma sát d i đáy, s phá v sóng, khúc x (do đ a hình đáy, m c n c vƠ các ph m

vi dòng ch y), gi m d n đi vƠ h ng lan r ng Ch ng trình đ c tính tóan d a trên

mô hình quang ph SWAN Mô hình nƠy đ c phát tri n b i i H c công ngh Delft, m t đ i tác tin c y c a Deltares trong m t s l nh v c nghiên c u

D-Water Quality (Ch t l ng n c): Ch ng trình nƠy mô ph ng ch t l ng

n c vƠ tr m tích trong quá trình v n chuy n.Các quy trình m c đ nh cho phép b n mô

ph ng ch ng h n nh s phơn h y c a BOD vƠ quá trình nitrat hóa, s t ng tr ng c

b n c a t o vƠ vòng tu n hòan c a các ch t, trao đ i ch t v i b u khí quy n, h p th

vƠ phơn tán c a các ch t gơy ô nhi m vƠ s tích t l i c a các h t vƠ các ch t h p th hay t l p n n Deltares đư tr thƠnh m t nhƠ cung c p v t tr i trong l nh v c mô

ph ng ch t l ng n c chuyên nghi p b ng D- Water Quality V i D- Water Quality

ng i dùng có s n các ti n ích cho TELEMAC-MASCARET

D-Ecology (Sinh thái h c): M t lo t các phát tri n v t o bi n vƠ ch ng trình

đ ng l c h c các ch t đư đ c k t h p vƠ B ph n m m Delft3D

D-Particle Tracking (Theo dõi các phơn t ): Ch ng trình cho phép c tính v

đ ng l c vƠ ch t l ng n c ng n h n v i các khu v c g n, v không gian (v i quy

mô m ng l i h p), tính tóan n ng đ c a các h triêng l b ng cách theo dõid u v t

c a chúngtrong th i gian Các ch t th i có th đ c tuơn th theo 1 quá trình đ n gi n, phơn tán theo th t , m t ng d ng đi n hình lƠ vi c mô hình hóa quá trình trƠn d u

Ch ng trình nƠy c ng đ c s d ng cho các mô ph ng s ph n g n l nh v c b đ

ng giác, vƠ h th ng kênh 1 chi u K thu t m i nƠy cho ta nh ng l i th sau:

D dƠng h n trong vi c thi t l p các đi u ki n biên gi a các mô hình 1 chi u, 2 chi u vƠ 3 chi u khi chúng k t h p v i nhau

Linh đ ng trong vi c t o l i cho các vùng ph c t p nh c a sông, c ng, vƠ

Mô hình FVCOM là mô hình 3 chi u v i nh ng ph ng trình nguyên hƠm 3D,

b m t t do, th tích h u h n, Nh ng m ng l i phi c u trúc có tính d báo ngu n

g c đ c phát tri n b i Chen et al (2003) Phiên b n hi n t i c a FVCOM lƠ m t h

th ng mô hình ghép đ y đ h sinh thái - tr m tích- sóng- đ i d ng- đá bi n v i

nh ng s l a ch n c a các tham s hóa h n h p c a r t nhi u tham s hóa h n h p không đ ng đ u, h th ng t a đ đ a hình khái quát vƠ s đ đ ng hóa d li u vƠ các cách x lý đ t vƠ đ khô

Mô hình FVCOM r t d d d ng v i các giao di n Windows, k t h p ch t ch

v i GIS (h th ng thông tin đ a lý) Nh ng công ngh m i nh GIS lƠ m t thƠnh ph n không th thi u đ c c a mô hình nƠy FVCOM lƠ m t mô hình v i nhi u tính n ng

m nh, kh n ng ng d ng r ng rưi cho nhi u d ng th y v c khác nhau Trên th c t đư

ki m nghi m lo i mô hình nƠy r t phù h p đ i v i các bƠi toán th c t ph c t p, nhi u thƠnh ph n

Mô hình FVCOM lƠ m t tiên l ng, không có c u trúc l i, h u h n kh i

l ng, t do b m t.Mô hình nƠy bao g m l c, liên t c, nhi t đ , đ m n vƠ ph ng trình m t đ L i ngang bao g m các t bƠo hình tam giác không có c u trúc vƠ đáy

đ u đ c s d ng gi i t a đ đ a hình t ng quát

Mô hình FVCOM đ c gi i quy t b i m t s l ng chính xác đ tính toán thông l ng r i r c trong các hình th c không th thi u c a các ph ng trình qu n lý trên m t l i tam giác phi c u trúc.Cách ti p c n nƠy k t h p các tính n ng t t nh t

c a ph ng pháp ph n t h u h n (l i đi n linh ho t) vƠ các ph ng pháp h u h n khác nhau (hi u qu s vƠ mư đ n gi n) vƠ cung c p m t s bi u th t t h n nhi u cho

s b o toƠn kh i l ng vƠ đ ng l ng đ m n vƠ nhi t đ trong nh ng khu v c b

bi n vƠ c a sông v i hình d ng ph c t p B n ch t b o toƠn c a FVCOM cùng v i c u trúc m ng l i linh ho t c a nó vƠ s đ n gi n trong mư Cod đư lƠm cho FVCOM phù

h p lý t ng cho các ng d ng liên ngƠnh khu v c đ i d ng vùng b bi n

Mô hìnhFVCOM cơn b ng ph ng trình đi u khi n (đi u ch nh, ch đ o) trên

h t a đ hình c u ho c h t a đ đ các trong d ng tích phơn b ng cách tính toán các dòng gi a các th tích đi u khi n hình tam giác n m ngang không ch ng lên nhau

Ho c lƠ ch đ phơn chia ho c lƠ ch đ bán n có th đ c l a ch n Ph ng th c th tích h u h n nƠy k t h p nh ng u đi m t t nh t c a ph ng pháp nghiên c u h u h n

cho s linh ho t c a hình h c vƠ ph ng pháp khác bi t h u h n cho nh ng c u trúc riêng bi t đ n gi n vƠ hi u qu tính toán

tr ng M US EPA phát tri n t nh ng n m 1980, đ n 1994 đ c các nhƠ khoa h c

Vi n Khoa H c Bi n Virgina ti p t c xơy d ng Mô hình đ c xơy d ng d a trên các

ph ng trình đ ng l c, nguyên t c b o toƠn kh i l ng vƠ b o toƠn th tích Mô hình

lƠ mô hình đa chi u (1 chi u, 2 chi u, 3 chi u) nên có kh n ng đ t đ chính xác cao trong vi c mô hình hóa các h th ng đ m l y, đ t ng p n c, ki m soát dòng ch y, các dòng sinh sóng g n b vƠ các quá trình v n chuy n tr m tích

Nh n xét chung v b mô hình EFDC

u đi m :

Mô hình EFDC lƠ mô hình mư ngu n m cho phép ng i s d ng phát tri n, b sung các mô đun c ng nh hi u ch nh các thông s c a mô hình đ mô hình tr nên hoƠn thiên h n

Giao di n s d ng: giao di n s d ng mô hình EFDC_Explorer c u trúc trên t p

h p các ph n m n x lý riêng Ta có th ch nh s a t ng ph n riêng bi t mƠ không nh

h ng đ n k t qu c a các ph n khác Tuy lƠ x lý riêng bi t nh ng gi a các ph n nƠy

đ c tính h p t o nên m t s th ng nh t trong mô hình Giao di n nƠy đ m b o tính

kh chuy n gi a các ph n máy tính vƠ cho phép ng i s d ng mô hình có th d dƠng

qu n lý các s li u đ u vƠo c a mô hình nƠy Vì v y vi c ch nh s a các t p s li u đ u vƠo nƠy lƠ t ng đ i d dƠng

c bi t c a s xem mô hình cho ta bi t đ c các thông s c a t ng đi m l i trên mi n mô hình: kích th c ô l i, cao trình đ a hình, m c n c, đ sơu c t n c,

h s nhám… h n n a mô hình cho phép đi u ch nh t t c các thông s t ng đi m l i ngay trên giao di n mi n mô hình

Ph n m m ti n x lý: tr c giai đo n tính toán mô ph ng ph n m m mô hình EFDC có b mư ti n x lý t o l i v i tên g i GEFDC B mư ti n x lý nƠy cho phép xơy d ng l i mô hình, đ a vƠo các s li u đo đ c đ sơu c ng nh các thông s ban

đ u nh đ cao m t n c, m t đ bùn cát… cho c mi n mô hình Qua quá trình x lý

c a b mư ti n x lý nƠy, các file s li u đ u vƠo vƠ các thông s ban đ u c a đ ng

m t n c c ng nh các đi u ki n biên c a mô hình đ c t o ra có th mô ph ng

m t cách phù h p nh t vùng nghiên c u b mư ti n x lý c a ph n m m EFDC có kh

n ng cho phép t o ra các l i t a đ mô hình d ng Các ho c d ng l i cong tr c giao

Truy su t k t qu : k t qu mô hình đ c hi n th cho t ng đi m l i vƠ t i

m i b c th i gian mƠ ng i s d ng đư ch n K t qu mô hình có th đ c truy xu t

d i d ng các file nh trên đó có hi n th các đ c tính c n xem xét NgoƠi k t qu d ng file nh mô hình cho phép xu t d li u d i d ng Tecplot Kh n ng xu t ra d ng Tecplot giúp cho vi c x lý k t qu đ c th c hi n t t h n

1.5 K t lu n ch ng 1

H Tơy lƠ lá ph i, th ng c nh t nhiên c a thƠnh ph HƠ N i, có di n tích h

l n lƠ ngu n thu th y s n hƠng n m l n, có giá tr v đi u ti t n c trong l u v c Tuy

nhiên nh ng n m g n đơy, cùng v i s phát tri n c a đô th , môi tr ng H Tơy đư b suy gi m, n c h b ô nhi m b i rác th i vƠ n c th i đ vƠo h ngƠy cƠng m t nhi u Vì v y vi c đánh giá m c đ ô nhi m c ng nh d báo ch t l ng n c h lƠ

c p thi t, đ đ a ra nh ng gi i pháp nh m h n ch m c đ ô nhi m c a n c H Tơy Tính đ n th i đi m hi n t i, có nhi u nghiên c u đ c đ a ra vƠ đ ra m t s gi i pháp nh m c i thi n ch t l ng n c c a h BƠi toán ch t l ng n c k t h p v i

đ ng l c dòng ch y đư đ c th c hi n nhi u trên th gi i vƠ lƠ xu h ng chung hi n nay Trong nh ng n m g n đơy, m t s tác gi đư b t đ u ti n hƠnh bƠi toán t ng h p

đ i v i h Tơy, tuy nhiên, có m t s h n ch trong s li u đ u vƠo bƠi toán: các s li u

đa ph n lƠ gi đ nh vƠ có giá tr không đ i

Nh m cung c p nh ng c s đ nh l ng cho các c p ra quy t đ nh, mô hình toán c ng đư đ c m t s nhƠ khoa h c nghiên c u áp d ng Công c nƠy ph n nƠo đư giúp xem xét l i nh ng gì x y ra, m t khác đ a ra đ c nh ng d báo v ch t l ng

n c v i nh ng k ch b n phát tri n khác nhau Tuy nhiên t i n c ta các nghiên c u nƠy ch a nhi u còn r i r c t p trung vƠo phơn tích hi n tr ng môi tr ng Chính vì v y

c n ph i có nh ng h ng nghiên c u m i v môi tr ng n c c a h nói chung vƠ H Tơy nói riêng t i Vi t Nam, xem xét đ c nh ng tác đ ng c a th y l c đ ng h c trong

h k t h p v i nh ng quá trình t ng tác sinh lý hóa gi a các ch t vƠ thƠnh ph n khác nhau, d i tác đ ng c a các y u t ngo i v nh ánh sáng, nhi t đ , gió

V y v i m c đích nghiên c u quy lu t bi n đ i c a n c trong h thông qua mô hình đ ng l c dòng ch y k t h p v i mô hình toán lƠ m t h ng nghiên c u m i mƠ

h c viên l a ch n

Nghiên c u đ c th c hi n v i m c tiêu ban đ u lƠ ti p c n vƠ ng d ng mô hình toán, t đó có th mô ph ng nh m lƠm sáng t ch đ dòng ch y vƠ đ a ra b c tranh t ng th v đ ng l c vƠ ch t l ng n c c a h Tơy K t qu thu đ c t nghiên

c u nƠy có th ph c v các nghiên c u trong th i gian t i, giúp cho công tác qu n lý

vƠ x lý các khu v c ô nhi m t p trung trong h c ng nh c i t o ch t l ng h ph c

v đ i s ng dơn sinh, nh ng công c tích h p nƠy s ph n nƠo đ a ra đ c nh ng c

s t t cho công tác quy ho ch vƠ phát tri n b n v ng h trong t ng lai

CH NG 2 HI N TR NG CH T L NG N C H TỂY

2.1 Các ngu n gơy ô nhi m

N c th i đ n H Tơy t nhi u ngu n trong đó ch y u vƠ do n c th i sinh

ho t do các khu dơn c , d ch v du l ch, vui ch i gi i trí xung quanh H Tơy, n c th i công nghi p xung quanh H Tơy

Ngu n phát sinh n c th i sinh ho t trong khu v c nghiên c u bao g m:

- Quá trình sinh ho t t các khu dơn c

- T d ch v du l ch: nhƠ hƠng, khách s n, khu vui ch i gi i trí

Các thƠnh ph n ô nhi m đ c tr ng c a n c th i sinh ho t trong giai đo n nƠy

ch a các ch t c n bư, các ch t l l ng (SS), ch t h u c (BOD5, COD), các ch t dinh

d ng (N, P), d u m vƠ các vi sinh v t gơy b nh Vi sinh v t gơy b nh cho ng i bao

g m các nhóm vi rút, vi khu n, nguyên sinh bào và giun sán

c tr ng n c th i t sinh ho t lƠ kh i l ng t ng đ i l n Tuy nhiên, các tác

đ ng c a n c th i sinh ho t đ n môi tr ng, con ng i ch mang tính t m th i, d x

lý vƠ có kh n ng ki m soát ngu n th i

2.2 Kh o sát hi n tr ng

Trong khuôn kh h p tác nghiên c u khoa h c gi a tr ng i h c Th y l i vƠ

i h c Tohoku, Nh t B n, v i s h tr r t l n v trang b máy móc thi t b hi n đ i

t khoa xơy d ng dơn d ng vƠ môi tr ng, i h c Tohoku Ti n hƠnh 2 đ t kh o sát chi ti t các tham s ch t l ng n c

Th i gian: - t 1: T ngƠy 27÷29/09/2013

- t 2: T ngƠy 25÷26/09/2014

a đi m: Ti n hƠnh đo t i H Tơy- Qu n Tơy H - HƠ N i

2.2.1 Ph ng pháp l y m u

M u đ c l y vƠ b o qu n theoThông t 29/2011/TT-BTNMT Quy đ nh quy trình quan tr c môi tr ng n c m t vƠ theo TCVN 5992:1995 và TCVN 5993: 1995

M u riêng l đ c l y ng u nhiên trong toƠn b di n tích h T i các v trí l y m u l y

m t lo t m u t nh ng đ sơu khác nhau V i v trí l y m u đ c th hi n trong Hình 2.1

M u đ c ch a trong các chai nh a d o có tráng qua n c t i v t ng v trí l y

m u

D ng c l y m u: g u múc có cán đ c g n dơy đ đóng n p b ng ph ng pháp c h c

S d ng thuy n đ ti n hƠnh l y các m u xa b

Sau khi l y m u, m u đ c ch a trong thùng kín có đá lƠm l nh Sau đó đ c

đ a v phòng thí nghi m vƠ b o qu n l nh 200C tr c khi thí nghi m

Hình 2.1 Khu v c nghiên c u vƠ v trí l y m u