Hệ thống hỗ trợ ra quyết định trong quản lý chất lượng nước nghiên cứu điển hình lưu vực sông thị tính

NGUYỄN HẢI ÂU HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC – NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH: LƯU VỰC SÔNG THỊ TÍNH CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ CH

mô đun hỗ trợ ra quyế t đị nh khi có sự cố

NGUYỄN HẢI ÂU

HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH TRONG QUẢN

LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC – NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH:

LƯU VỰC SÔNG THỊ TÍNH

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017

NGUYỄN HẢI ÂU

HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH TRONG QUẢN

LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC – NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH:

LƯU VỰC SÔNG THỊ TÍNH

CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 62 85 15 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS LÊ THANH HẢI

2 PGS.TS VŨ VĂN NGHỊ

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017

NGUYỄN HẢI ÂU

HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH TRONG QUẢN

LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC – NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH:

LƯU VỰC SÔNG THỊ TÍNH

CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 62 85 15 01

Phản biện độc lập 1: GS TS Lê Mạnh Hùng

Phản biện độc lập 2: PGS.TS Trương Mạnh Tiến

Phản biện 1: PGS.TS Vũ Hoàng Hoa

Phản biện 2: PGS.TS Lê Trình

Phản biện 3: PGS.TS Lê Văn Trung

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS LÊ THANH HẢI

2 PGS TS VŨ VĂN NGHỊ

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017

PHẦN MỞ ĐẦU

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÀI LIỆU

TÍNH TOÁN

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

VÀ THẢO LUẬN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

PHẦN PHỤ LỤC

PHỤ LỤC A: CÁC DSS QUẢN LÝ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM PHỤ LỤC B: MÔ HÌNH THỦY VĂN – THỦY LỰC VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH

PHỤ LỤC C: ĐỒ THỊ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THỊ TÍNH PHỤ LỤC D: LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH NHIỀU NĂM, ĐẶC

TRƯNG LƯU VỰC, PHÂN PHỐI XÁC SUẤT DÒNG CHẢY NĂM VÀ LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH THEO TẦN SUẤT THIẾT KẾ CÁC TIỂU LVS THỊ TÍNH

PHỤ LỤC E: TỔNG HỢP SỐ LIỆU NGUỒN THẢI CỦA CÁC CƠ SỞ PHÂN

TÁN NĂM 2012 TRÊN LƯU VỰC SÔNG THỊ TÍNH PHỤ LỤC F: DANH MỤC CÁC BẢN VẼ CỦA LUẬN ÁN

PHỤ LỤC G: HÌNH ẢNH KHẢO SÁT THỰC ĐỊA LƯU VỰC SÔNG THỊ TÍNH

PHỤ LỤC A CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH

TRONG LĨNH VỰC QUẢN LÝ NƯỚC

PHỤ LỤC B

CÁC MÔ HÌNH THỦY VĂN – THỦY LỰC VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH

PHỤ LỤC C

ĐỒ THỊ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC

SÔNG THỊ TÍNH

PHỤ LỤC D

LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH NHIỀU NĂM, PHÂN PHỐI XÁC SUẤT DÒNG CHẢY NĂM

VÀ LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH

THEO TẦN SUẤT THIẾT KẾ CÁC TIỂU LƯU

VỰC SÔNG THỊ TÍNH

PHỤ LỤC E:

TỔNG HỢP SỐ LIỆU NGUỒN THẢI CỦA CÁC CƠ

SỞ PHÂN TÁN NĂM 2012 TRÊN LƯU VỰC SÔNG

THỊ TÍNH

PHỤ LỤC F

DANH MỤC CÁC BẢN VẼ CỦA LUẬN ÁN

PHỤ LỤC G

MỘT SỐ HÌNH ẢNH KHẢO SÁT THỰC ĐỊA LƯU

VỰC SÔNG THỊ TÍNH

LỜI CAM ĐOAN

Luận án Tiến sỹ “Hệ thống hỗ trợ ra quyết định trong quản lý chất lượng

nước - nghiên cứu điển hình: lưu vực sông Thị Tính” do NCS Nguyễn Hải Âu

thực hiện tại Viện Môi trường và Tài nguyên - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép

từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận án

Nguyễn Hải Âu

TÓM TẮT LUẬN ÁN

Hệ thống hỗ trợ ra quyết định DSS đang là khuynh hướng nghiên cứu có tính thời sự cả về khoa học lẫn thực tiễn trong lĩnh vực quản lý tài nguyên môi trường nói chung Để trở thành một công cụ hữu ích, quá trình xuyên suốt bao gồm luận giải các thành phần, cách tiếp cận, phương pháp giải các thành phần đó và xây dựng thành cấu trúc hợp lý từ đầu vào cho đến đầu ra cuối cùng của một DSS là công việc đòi hỏi sự thấu hiểu thông qua trình độ kiến thức cơ bản cũng như kinh nghiệm

về lĩnh vực cần quan tâm, cụ thể trong luận án này là quản lý chất lượng nước với nghiên cứu điển hình lưu vực sông Thị Tính Kết quả, tác giả đã xây dựng và áp dụng thành công hệ thống hỗ trợ ra quyết định với các điều kiện ràng buộc về khả năng tiếp nhận nước thải của sông đảm bảo mục tiêu quản lý chất lượng nước sông dựa trên cơ sở lựa chọn phương án hợp lý nhất bằng các phương pháp xử lý số liệu

và mô hình mô phỏng được kiểm định tốt theo các nguyên lý thủy văn Hệ thống này bao gồm ba tiểu hệ thống chính: (1) hệ thống hỗ trợ ra quyết định quản lý nước thường xuyên; (2) hệ thống hỗ trợ ra quyết định khi có sự cố; và (3) hệ thống hỗ trợ xem xét cấp phép mới cho các dự án đầu tư Kết quả này được xây dựng chương trình thành gói phần mềm DSS-ThiTinh với giao diện thân thiện trên WebGIS Thành công và đóng góp của luận án về mặt thực tiễn, bên cạnh những kịch bản xả thải được xây dựng theo hiện trạng và dự báo đến 2020 cũng như các kịch bản kiểm soát ô nhiễm trên lưu vực, luận án đã nghiên cứu và đề xuất các giải pháp tăng lưu lượng dòng chảy ở thượng nguồn sông Thị Tính, bao gồm: xây dựng hồ chứa ở thượng nguồn và chia sẻ một phần nguồn nước chuyển nước từ hồ Phước Hòa về hồ Dầu Tiếng cho sông Thị Tính mà vẫn đảm bảo mục đích đẩy mặn trên sông Sài Gòn, nhằm cải thiện khả năng tự làm sạch chất lượng nước sông Thị Tính trong thời gian tới Phương pháp luận cho đến các giải pháp quản lý chất lượng nước được đề xuất có tính khả thi cho tình huống thực tế của lưu vực sông Thị Tính, và đây còn là kết quả tham chiếu tốt cho những nghiên cứu tương tự, đặc biệt đối với những lưu vực sông nhỏ, ảnh hưởng thủy triều

ABTRACT

Decision support systems (DSSs) have been a topical research trend in the field

of environmental management, both scientific and practical aspects To become a useful tool, a comprehensive process for the DSS covers defining principal components, approaches and methodologies for interpreting those components, and building up a appropriate structure from input to final output, therefore it requires a understandings insight through considerable expertise and experiences in relevant knowledges, in particular for this dissertation that is water quality management with Thi Tinh river basin as a case study As a result, the author has successfully developed and applied the DSS with the constraint conditions of the capacity of receiving wastewater the river and ensuring river water quality management objectives based on the most reasonable selected plans by the methods of data processing and verified simulation models in hydrological principles This system consists of three main subsystems: (1) the sub-DSS for regular water management; (2) the sub-DSS in case of incidents; (3) the sub-DSS for licensing consideration for new investment projects These results has been built into the DSS-Thi Tinh software package with friendly interface on Web-GIS The dissertation has contributed significantly in terms of practicality, besides the wastewater release scenarios were built at current situation and forecasting to the year 2020 as well as the pollution control scenarios in the Thi Tinh river basin, the author also proposed the solutions to increase the upstream flow of Thi Tinh River including: building upstream reservoir and taking a portion the water transferring from Phuoc Hoa hydraulics-works to Dau Tieng reservoir to pour into Thi Tinh river while ensuring pushing back salinity intrusion on Saigon river, and improving the self-cleaning ability of Thi Tinh river in the future The methodologies and the proposed solutions for water quality management as well are feasible for the actual situation

of the Thi Tinh river basin; also this dissertation is a good reference for the similar studies, particularly for the small and/or tidal-affected river basins

LỜI CÁM ƠN

Chân thành tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến toàn thể Quý thầy cô của Viện Môi trường và Tài nguyên và đặc biệt là hai Thầy hướng dẫn PGS.TS Lê Thanh Hải và PGS.TS Vũ Văn Nghị, đã truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu, chỉ dẫn tận tình cho nghiên cứu sinh trong quá trình học tập và thực hiện luận án này Chân thành cám ơn Lãnh đạo Viện Môi trường và Tài nguyên, Phòng Quản lý tài nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh có thời gian học tập, nghiên cứu và hòan thành luận án này Cám ơn Phòng Đào tạo của Viện trong suốt quá trình học tập đã hướng dẫn và giúp đỡ hòan tất các thủ tục cần thiết

Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự hỗ trợ về tài liệu, dữ liệu từ Trung tâm Quan trắc - Kỹ thuật Tài nguyên & Môi trường, Sở Tài Nguyên và Môi trường, Sở Khoa học và Công nghệ, Sở Xây dựng tỉnh Bình Dương, Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước - Môi trường Bình Dương và các đồng nghiệp đang công tác tại Công ty TNHH MTV Nước và Môi trường Bình Minh Nhân đây nghiên cứu sinh xin chân thành cám ơn

Đặc biệt, nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các đồng nghiệp Viện Môi trường và Tài nguyên, bạn bè và người thân trong gia đình - những người đã luôn ở bên cạnh, tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và động viên nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện luận án

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Hải Âu

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TÓM TẮT LUẬN ÁN ii

ABTRACT iii

LỜI CÁM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xi

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 4

2.1 Mục tiêu chung 4

2.2 Các mục tiêu cụ thể 4

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 5

4 CÁCH TIẾP CẬN NGHIÊN CỨU 5

5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 7

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 8

6.1 Ý nghĩa khoa học 8

6.2 Ý nghĩa thực tiễn 8

7 TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN 9

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG VÀ SÔNG THỊ TÍNH 10

KHÁI QUÁT VỀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG 10

1.1 1.1.1 Hệ thống thủy văn lưu vực 10

1.1.2 Quản lý tổng hợp lưu vực sông 12

1.1.3 Quản lý chất lượng nước lưu vực sông 12 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN 12 1.2

1.2.1 Phân tích và đánh giá chất lượng nước sông 12 1.2.2 Đánh giá và dự báo khả năng tiếp nhận nước thải của sông 15

HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 18 1.3

1.3.1 Lược sử hệ thống hỗ trợ ra quyết định 18 1.3.2 Các thành phần cơ bản của một DSS trong quản lý nước 20 1.3.3 Hệ thống hỗ trợ ra quyết định quản lý chất lượng nước 22 1.3.4 Tình hình nghiên cứu và xây dựng DSS ở Việt Nam 26 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẠI LVS THỊ TÍNH VÀ SÔNG SÀI GÕN 28 1.4

MÔ TẢ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 31 1.5

1.5.1 Điều kiện tự nhiên 31 1.5.2 Hiện trạng và quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội trên LVS Thị Tính 36 1.5.3 Hiện trạng và quy hoạch khai thác nước sông Thị Tính 38 1.5.4 Diễn biến hiện trạng chất lượng nước sông Thị Tính 38 TÓM TẮT MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHÍNH ĐƯỢC RÖT RA TỪ TỔNG QUAN 1.6

TÀI LIỆU 41

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÀI LIỆU TÍNH TOÁN 42

KHÁI NIỆM VÀ THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA MỘT DSS 42 2.1

KHUNG DSS QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG TRONG 2.2

ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 43 2.2.1 Quản lý dữ liệu cơ sở 43 2.2.2 Mô hình mô phỏng 43 2.2.3 Quản lý cơ sở kiến thức 44 2.2.4 Mô hình hỗ trợ ra quyết định 45 KHUNG DSS QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC LVS THỊ TÍNH 49 2.3

2.3.1 Mục đích của quản lý chất lượng nước sông Thị Tính 49 2.3.2 Các thành phần chính DSS quản lý chất lượng nước LVS Thị Tính 51 2.3.3 Lựa chọn mô hình mô phỏng 55 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT CÁC THÀNH PHẦN DSS LƯU VỰC SÔNG 2.4

THỊ TÍNH 57 2.4.1 Phương pháp phân tích thống kê 57

2.4.2 Cấu trúc mô hình mô phỏng thủy văn, thủy lực và chất lượng nước 61 2.4.3 Ứng dụng GIS phân định ranh giới LVS 73 2.4.4 Các phương pháp khác 73 TÀI LIỆU TÍNH TOÁN 73 2.5.

2.5.1 Nguồn dữ liệu sử dụng trong luận án 73 2.5.2 Phân định các TLV thuộc LVS Thị Tính 75 2.5.3 Tài liệu mưa 76 2.5.4 Tài liệu bốc hơi 79 2.5.5 Tài liệu thủy văn 79 2.5.6 Tài liệu về chất lượng nước 80 2.5.7 Số liệu về các nguồn thải chính trên LVS Thị Tính 80 2.5.8 Tài liệu thực trạng xâm nhập mặn 85

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 86

KẾT QUẢ CÁC THÀNH PHẦN DSS THỊ TÍNH 86 3.1

3.1.1 Lựa chọn thông số đặc trưng của chất lượng nước sông Thị Tính 86 3.1.2 Mô hình mô phỏng mưa dòng chảy, thủy lực và chất lượng nước 90 DSS LƯU VỰC SÔNG THỊ TÍNH (DSS-ThiTinh) 114 3.2

3.2.1 Giới thiệu DSS 114 3.2.2 Giao diện chương trình “DSS-ThiTinh” 119

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO LƯU 3.3

SÔNG THỊ TÍNH 122 3.3.1 Xác định lưu lượng tối thiểu bổ sung nguồn nước cho sông Thị Tính 123 3.3.2 Đề xuất nguồn nước bổ sung cho sông Thị Tính 128

ANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BVMT : Bảo vệ môi trường

CALSIM : California Water Resources Simulation Model

Mô hình mô phỏng nguồn nước California

DAEWPS : Danube Accident Emergency Warning and Prevention System

Hệ thống Cảnh báo và Phòng tránh khẩn cấp hoạn nạn Danube DBMS : Database Management System - Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu

DEM : Digital elevation Model - Mô hình cao độ số

DSS : Decision Support System - Hệ thống hỗ trợ ra quyết định

ĐVT : Đơn vị tính

DWR : The Department of Water Resources - Sở Tài nguyên nước

EMRL : Environmental Modeling Research Laboratory

Phòng thí nghiệm nghiên cứu mô hình hóa môi trường

EU : European Union - Liên minh Châu Âu

FAO : Food and Argriculture Organization of the United Nations

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hiệp quốc

GIS : Geographical Information System - Hệ thống thông tin địa lý

GUI : Graphical User Interface - Giao diên người sử dụng đồ họa

HEC : Hydrologic Engineering Center - Trung tâm kỹ thuật thủy văn

HMS : Hydrologic Modelling System - Hệ thống mô hình thủy văn

HTSĐN : Hệ thống sông Đồng Nai

ICENR : International Conference on Environment and Natural Resource

Hội nghị quốc tế về TNMT ICPDR : International Commission for the Protection of the Danube River

Ủy ban quốc tế bảo vệ sông Danube IRBM : Integrated River Basin Management - Quản lý tổng hợp lưu vực sông

IWRM : Integrated Water Resources Management - Quản lý tổng hợp nguồn

nước KCN : Khu công nghiệp

LVS : Lưu vực sông

MONRE : Ministry Of Natural Resources and Environment

Bộ Tài Nguyên và Môi trường MBMS : Model Based Management System - Hệ thống quản lý dựa vào mô hình

MSS : Management Support System - Hệ thống hỗ trợ quản lý

NCS : Nghiên cứu sinh

UBND : Ủy ban Nhân dân

UNICEF : United Nations Interational Children’s Emergency Fund

Quỹ bảo trợ Nhi đồng của Liên hiệp quốc US.EPA : US Environmental Protection Agency- Cục Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ

USAID : United States Agency for International Development

Cơ quan phát triển quốc tế Hoa Kỳ

USFHWA : The US Federal Highway Administration

Cơ quan quản lý đường cao tốc liên bang Hoa Kỳ XLNT : Xử lý nước thải

WASACO : Tổng Công ty cấp nước Sài Gòn

WB : World Bank - Ngân hàng Thế giới

WHO : Word Health Organization - Tổ chức Y tế thế giới

ANH MỤC ẢNG IỂU

Bảng 1-1: Các đặc trưng khí tượng trung bình tháng vùng nghiên cứu 34Bảng 1-2 Diện tích, dân số và mật độ dân số các huyện, thị thuộc LVS Thị Tính 36Bảng 1-3 Vị trí lấy mẫu quan trắc trên sông Thị Tính 39Bảng 1-4 Giá trị trung bình, khoảng biến thiên và độ lệch chuẩn tại các điểm quan trắc khác nhau LVS Thị Tính giai đoạn (2011 - 2013) 40Bảng 2-1 Các thông số hiệu chỉnh và giá trị đặc trưng mặc định cho không gian tìm kiếm 63Bảng 2-2 Tài liệu và nguồn thu thập xây dựng DSS quản lý chất lượng nước lưu vực sông Thị Tính 74Bảng 2-3 Trọng số Thiessen tính mưa trung bình các TLV 79Bảng 2-4 Lưu lượng xả thải của các cơ sở sản xuất trên LVS Thị Tính 82Bảng 2-5 Cơ cấu sử dụng đất LVS Thị Tính 84Bảng 2-6 Nồng độ các chất ô nhiễm phân tán theo từng loại hình sử dụng đất 84Bảng 2-7 Nồng độ các thông số đặc trưng nguồn thải phân tán trên các tiểu LVS 85Bảng 3-1 Ma trận tương quan các thông số CLN sông Thị Tính (2011-2013) 88Bảng 3-2 Tổng phương sai giải tích dữ liệu phân tích 88Bảng 3-3 Ma trận thành phần chính trước và sau khi xoay 89Bảng 3-4 Bộ thông số mô hình NAM cho LVS Thị Tính 91Bảng 3-5 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm TLV Thị Tính 1 100Bảng 3-6 Lưu lượng dòng chảy tại cửa ra TLV Thị Tính 1 theo tần suất thiết kế 104Bảng 3-7 Lưu lượng dòng chảy tại cửa ra TLV Thị Tính 2 theo tần suất thiết kế 106Bảng 3-8 Lưu lượng dòng chảy tại cửa ra TLV Thị Tính 3 theo tần suất thiết kế 106Bảng 3-9 Lưu lượng dòng chảy tại cửa ra TLV Thị Tính 4 theo tần suất thiết kế 106Bảng 3-10 Lưu lượng dòng chảy tại cửa ra TLV Thị Tính 5 theo tần suất thiết kế 108Bảng 3-11 Lưu lượng dòng chảy tại cửa ra TLV Thị Tính 6 theo tần suất thiết kế 108Bảng 3-12 Bảng lưu lượng Qmin theo các tần suất thiết kế 123Bảng 3-13 Bảng lưu lượng Qmin lựa chọn 124Bảng 3-14 Nồng độ BOD5 lớn nhất theo lưu lượng thượng nguồn 124

ANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1 Phạm vi không gian vùng nghiên cứu 5Hình 2 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận chính của luận án 7Hình 1-1 Biểu đồ diễn tả hệ thống thủy văn lưu vực [1] 10Hình 1-2 Những tương tác và phản hồi phức tạp hơn giữa hệ thống tự nhiên 11Hình 1-3 Phương pháp tiếp cận DSS (theo Sprague và Clarlson, 1982) 19Hình 1-4 Các thành phần cơ bản của DSS [56] 21Hình 1-5 Sơ đồ khung tổng quát về DSS quản lý nguồn nước [54] 22Hình 1-6 Địa hình LVS Thị Tính (DEM 50 x 50m) 31Hình 1-7 Sơ đồ hoá một số sông, suối và hồ đập trên lưu vực (Phỏng theo: Bản đồ địa hình tỉnh Bình Dương, tỷ lệ 1:50.000) 35Hình 2-1 Phương pháp luận tổng quát của DSS quản lý chất lượng nước LVS 44Hình 2-2 Các hệ thống con chính của DSS chất lượng nước sông Thị Tính 52Hình 2-3 Các thành phần của hệ thống trên lưu vực của DSS chất lượng nước sông Thị Tính 53Hình 2-4 Các thành phần của hệ thống mạng lưới sông của DSS chất lượng nước sông Thị Tính 54Hình 2-6 Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott 65Hình 2-7 Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott cho phương trình liên tục 66Hình 2-8 Sơ đồ sai phân 6 điểm cho phương trình động lượng 67Hình 2-9 Sơ đồ sai phân ẩn tính toán và ký hiệu trong Mike 11 70Hình 2-10 Sơ đồ 06 TLV của LVS Thị Tính 76Hình 2-11 Lượng mưa ngày tại 4 trạm Bình Long, Dầu Tiếng, Phước Hòa và trạm

Sở Sao thời đoạn từ 1980 đến tháng 9/2013 77Hình 2-12 Đa giác Thiessen được xác định bằng phần mềm ArcGIS 10 78Hình 2-13 Sơ đồ vị trí phân bố các nguồn thải điểm trên LVS Thị Tính 81Hình 3-1 Quá trình phân cụm dưới dạng biểu đồ hình cây sử dụng thủ tục Ward 87

Hình 3-2 Biểu đồ phân bố không gian các thành phần chính sau khi xoay 89Hình 3-3 Các TLV thuộc LVS Thị Tính và vị trí các trạm đo mưa 92Hình 3-4 Sơ đồ mạng lưới sông và mặt cắt sông Thị Tính trong MIKE 11 93Hình 3-5 Mặt cắt ngang gần cầu Ông Cộ sông Thị Tính 93Hình 3-6 Mực nước theo giờ tại trạm Thủ Dầu Một tháng 4/2014 94Hình 3-7 Mực nước thực tế đo đạc và mô phỏng tại Cầu Ông Cộ vào tháng 8/2011 95Hình 3-8 Mực nước thực tế đo đạc và mô phỏng tại Cầu Ông Cộ vào tháng 4/2013 96Hình 3-9 Lưu lượng thực tế đo đạc và mô phỏng tại Cầu Ông Cộ vào tháng 4/2013 96Hình 3-10 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng 4/2013 của LVS Thị Tính 97Hình 3-11 Biểu đồ so sánh DO thực đo và mô phỏng tại Cầu Ông Cộ (từ ngày 6 đến ngày 7/4/2013) 99Hình 3-12 Biểu đồ so sánh BOD5 thực đo và mô phỏng tại Cầu Ông Cộ 99

Hình 3-13 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng cửa ra TLV Thị Tính 1 (1980-2013) 100Hình 3-14 Biểu đồ phân phối dòng chảy trong năm theo lưu lượng trung bình tháng nhiều năm tại cửa ra TLV Thị Tính 1 101Hình 3-15 Lưu lượng trung bình năm các TLV Thị Tính thời kỳ 1980-2012 102Hình 3-16 Lưu lượng trung bình mùa lũ các TLV Thị Tính thời kỳ 1980-2012 103Hình 3-17 Lưu lượng trung bình mùa kiệt các TLV Thị Tính thời kỳ 1980-2012 103Hình 3-18 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng trong nhiều năm theo các tần suất thiết kế cửa ra TLV Thị Tính 1 105Hình 3-19 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng trong nhiều năm theo các tần suất thiết kế cửa ra TLV Thị Tính2 105Hình 3-20 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng trong nhiều năm theo các tần suất thiết kế cửa ra TLV Thị Tính 3 105

Hình 3-21 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng trong nhiều năm theo các tần suất thiết kế cửa ra TLV Thị Tính 4 107Hình 3-22 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng trong nhiều năm theo các tần suất thiết kế cửa ra TLV Thị Tính 5 107Hình 3-23 Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng trong nhiều năm theo các tần suất thiết kế cửa ra TLV Thị Tính 6 107Hình 3-24 Diễn biến DO (trung bình) sông Thị Tính theo kịch bản hiện trạng 109Hình 3-25 Diễn biến BOD5 (trung bình) sông Thị Tính theo kịch bản hiện trạng 109

Hình 3-26 Diễn biến DO (trung bình) sông Thị Tính theo kịch bản Quy hoạch 110Hình 3-27 Diễn biến BOD5 (trung bình) sông Thị Tính theo kịch bản quy hoạch 111

Hình 3-28 Diễn biến BOD5 (max) sông Thị Tính theo kịch bản quy hoạch 111

Hình 3-29 Diễn biến DOtb sông Thị Tính theo giải pháp KSON 112

Hình 3-30 Diễn biến BOD5 (max) sông Thị Tính theo giải pháp KSON 113

Hình 3-31 Diễn biến BOD5 tại Cầu Đò theo giải pháp KSON 114

Hình 3-32 Sơ đồ các note tính toán mô phỏng chất lượng nước sông Thị Tính và vị trí các nguồn thải điểm trên lưu vực 115Hình 3-33 Giao diện WQM_DSS LVS Thị Tính 120Hình 3-34 Màn hình truy cập thông tin TLV 1 121Hình 3-35 Màn hình truy cập thông tin về số liệu quan trắc 121Hình 3-36 Màn hình chọn menu bản đồ phân vùng khả năng chịu tải 122Hình 3-37 Bản đồ phân vùng khả năng chịu tải khi có sự cố xả thải 122Hình 3-38 Thông tin hiển thị khi Click chuột trực tiếp lên bản đồ phân vùng 122Hình 3-39 Bản đồ phân vùng khả năng chịu tải khi cấp phép nguồn thải mới 122Hình 3-40 Biểu đồ diễn biến nồng độ BOD5 lớn nhất theo lưu lượng thượng nguồn 124Hình 3-41 Công trình chuyển nước từ hồ Phước Hòa về hồ Dầu Tiếng 129

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN

Nước là một trong những tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần không thể thiếu của sự sống con người, các hệ sinh thái và chi phối mọi hoạt động kinh tế

và xã hội Nó quyết định sự tồn tại, phát triển của mỗi quốc gia và mỗi vùng lãnh thổ; là điều kiện tiên quyết để khai thác, sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên khác như đất, khoáng sản, rừng, v.v Chính vì thế hiện nay quản lý tổng hợp lưu vực và sử dụng hợp lý nguồn nước hệ thống sông ngòi là việc làm hết sức cần thiết

và cấp bách nhằm đạt mục tiêu cuối cùng là phục vụ phát triển bền vững (PTBV) kinh tế - xã hội (KT-XH) hiện trạng cũng như quy hoạch phát triển, mà trong đó chất lượng nước là một trong những đặc trưng quan trọng và dễ bị tổn thương nhất Thực trạng nhiều nơi trên thế giới con người vẫn không h n tiếp cận được nguồn nước an toàn và đầy đủ để đáp ứng những yêu cầu cơ bản nhất của họ, đặc biệt trong những thập kỷ gần đây Về bản chất vật lý, mặc dù nước là một dạng tài nguyên có khả năng tái tạo, song nguồn nước có thể sử dụng đang ngày càng bị hạn chế và khó có thể kiểm soát được do khai thác quá mức, tình trạng ô nhiễm môi trường nước ngày một gia tăng và những thay đổi bất thường của khí hậu thời tiết

Hệ quả, nhiều LVS đang đứng trước những nguy cơ về thiếu hụt nước cho sản xuất

và sinh hoạt, từ đó nảy sinh những mâu thuẫn, tranh chấp trong việc khai thác, sử dụng, bảo vệ nguồn nước, và gây ra những thách thức lớn cho công tác quản lý bền vững tài nguyên nước

Ở Việt Nam, tài nguyên nước được quản lý theo Luật Bảo vệ Môi trường (Số 55/2014/QH13) đã được Quốc hội Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23 tháng 6 năm 2014; Luật Tài nguyên nước đã được Quốc hội nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21 tháng 6 năm 2012 và các văn bản pháp quy dưới luật Theo Luật định, các quy chuẩn, tiêu chuẩn về xử lý nước thải đã được ban hành nhằm ngăn chặn và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước Tuy nhiên, những năm gần đây,

khi có các sự cố vỡ hệ thống xử lý (HTXL) nước thải (Công ty TNHH San Miguel

Pure Foods VN để xảy ra sự cố bể bờ bao hồ chứa (8/2008) làm thất thoát 233.000m 3 nước thải chưa qua xử lý và gây ô nhiễm nước sông Thị Tính và sông Sài Gòn [2]) hoặc các trường hợp xả trộm nước thải chưa qua xử lý ra môi trường (Công ty Vedan, Công ty Cổ phần Sonadezi Long Thành, các cơ sở chế biến thủy sản tại cụm Tân Hải tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, Công ty gang thép Hưng Nghiệp Formosa tại Hà Tĩnh, Công ty cổ phần Mía Đường Hòa Bình) gây ô nhiễm môi

trường, tổn hại đến hệ sinh thái, ảnh hưởng lớn KT – XH của địa phương

Quản lý lưu vực sông (LVS) là một trong những nội dung của quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM), trong đó quản lý chất lượng nước là một trong những nhiệm vụ then chốt về mặt quản lý Nhà nước nhằm đảm bảo cho việc lồng ghép các vấn đề Môi trường – Tài nguyên vào các quy hoạch phát triển KT - XH của một lưu vực Tuy nhiên, công tác ra quyết định về quy hoạch, khai thác, kiểm soát và quản

lý tài nguyên nước (nguồn nước) thường không dễ dàng do các trở ngại đã và đang gặp phải trong thực tiễn, đó là: các thông tin về lượng và chất của nguồn nước theo không gian và thời gian của LVS chưa đủ tính hệ thống; các kịch bản về sự cố môi trường chưa được lập thành cơ sở dữ liệu và các giải pháp quản lý đã có tại các chi lưu, phụ lưu trên cùng một LVS chưa được tích hợp thành hệ thống cơ sở dữ liệu Những trở ngại đã không dễ dàng và thuận lợi cho nhà quản lý hay người ra quyết định vì thiếu bức tranh tổng thể

Trong những thập niên vừa qua, với sự phát triển của công nghệ thông tin và GIS, DSS đã được nghiên cứu áp dụng trong lĩnh vực quản lý tổng hợp tài ngyên nước (TNN) thông qua hệ thống kết nối gồm hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, DBMS (Database Management System), hệ thống quản lý dựa vào mô hình, MBMS (Model Based Managemnet System) và hộp công cụ dựa trên tri thức được tích hợp trong giao diện người dùng thông qua đồ họa Các phần mềm hệ thống này thân thiện với người sử dụng, có khả năng họa đồ, tương tác và tích hợp với các mô hình

mô phỏng Có thể nói, DSS tạo thuận lợi cho các nhà hoạch định chính sách hay các nhà quản lý đưa ra được những quyết định nhanh chóng và chính xác hơn trong quản lý tài nguyên nước

Trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nước nói chung và quản lý chất lượng nước

nói riêng, DSS đã được nghiên cứu nhiều nơi trên thế giới (CWMS [3], DBAM [4, 5], RiverSpill[6], WQModel [7, 8], AQUARIUS [9], CALSIM [10], WATERSHEDSS [11], DELFT-TOOLS [12], Czech DSS [13], ModSim [14], Modulus [15], Elbe-DSS [16, 17], INDIAN-DSS [18], Songhua-DSS [19], Waterstrategyman [20], MULINO DSS [21], DSS-WMRJ [22]), các hệ thống này

được trình bày chi tiết ở Phụ lục A Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, các nghiên cứu để xây dựng DSS nhằm quản lý chất lượng nước cho các lưu vực sông

là một vấn đề còn khá mới, vì hiện nay các nghiên cứu này chỉ mới tập trung vào

vấn đề quản lý lũ, mặn (CA-DSF [23] và Đakmi 4 - DSS [24], hệ hỗ trợ ra quyết định giải quyết tranh chấp ở sông Ba (Ba River-DSS) [25], Hệ công cụ quản lý rủi

ro thiên tai lũ LVS miền Trung [26])

LVS Thị Tính (LVSTT) được lựa chọn là nghiên cứu điển hình trong luận án bởi vì đây là lưu vực có chức năng rất quan trọng đối với phát triển KT-XH của tỉnh Bình Dương - một tỉnh năng động của cả nước thuộc Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (VKTTĐPN) Cùng với phát triển năng động về KT-XH trên lưu vực, xu hướng chuyển đổi chức năng sử dụng đất từ nông nghiệp sang công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và đất ở đô thị tạo nên các sức ép lên tài nguyên và môi trường nước ở đây là rất lớn và không ngừng gia tăng Mặt khác, LVS Thị Tính là phụ lưu của sông Sài Gòn, thường xuyên bị ảnh hưởng của triều, rất nhạy cảm với những biến đổi khí hậu trong tương lai Do vậy, mục đích sử dụng nước của sông Thị Tính là cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, dịch vụ vận tải thủy và du lịch, đặc biệt đảm bảo an toàn cấp nước cho nhà máy nước Tân Hiệp

và nhà máy nước Thủ Dầu Một (lấy nước trực tiếp trên sông Sài Gòn)

Vì vậy, đề tài nghiên cứu do NCS thực hiện là rất cần thiết và cấp bách thực sự cho giải pháp khoa học chuyên ngành và thực tiễn quản lý tài nguyên nước ở cấp độ LVS trong bối cảnh phát triển bền vững không chỉ của riêng tại LVS Thị Tính, tỉnh Bình Dương mà còn là bối cảnh chung cho các địa phương khác đã và đang đối mặt

với nhiều thách thức về quản lý tài nguyên nước, trong đó nguồn nước bị áp lực bởi nhiều nhấn tố gây suy giảm

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

2.1 Mục tiêu chung

Xây dựng DSS trong quản lý chất lượng nước theo lưu vực sông nhằm kiểm soát và quản lý bền vững tài nguyên nước trong điều kiện Việt Nam và áp dụng cụ thể cho LVS Thị Tính

2.2 Các mục tiêu cụ thể

(1) Đánh giá được tiềm năng tài nguyên nước mặt của lưu vực sông Thị Tính; (2) Đánh giá được chất lượng nước sông Thị Tính, bao gồm phân tích, luận giải và chỉ ra các chỉ tiêu chính yếu cũng như tính toán nguồn thải và xác định căn nguyên các yếu tố tác động đến chất lượng nước

(3) Xác định được mục tiêu của quản lý chất lượng nước lưu vực sông, đề xuất các giải pháp cải thiện và phục hồi chất lượng nước sông thỏa mãn các nhu cầu sử dụng và an toàn cấp nước cũng như bảo vệ môi trường (4) Xác định được các thành phần của DSS quản lý chất lượng nước lưu vực sông trên cơ sở phân tích tính khả thi của từng thành phần, mối tương tác

và khả năng tích hợp của chúng

(5) Đề xuất được khung hỗ trợ ra quyết định quản lý chất lượng nước lưu vực sông trên cơ sở tiếp cận và ứng dụng kỹ thuật và công nghệ sẵn có của giai đoạn phát triển khoa học cao hiện nay, cụ thể như đầu tư công tác thực địa, phân tích thống kê, mô hình mô phỏng và công nghệ GIS

(6) Xây dựng được DSS cho lưu vực sông Thị Tính nhằm giúp các nhà quản

lý có những quyết định hợp lý trong công tác cấp phép đầu tư, kiểm soát ô nhiễm và cấp phép xả thải;

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

Đối tượng nghiên cứu chính của Luận án là chất lượng nước mặt, trong đó tập trung vào các khía cạnh chính của nó như: chất lượng nước sông, các yếu tố tác động, nhu cầu khai thác sử dụng, khả năng tiếp nhận nước thải của sông, các kịch bản dự báo chất lượng nước sông theo quy hoạch phát triển KT-XH trên lưu vực, các giải pháp kiểm soát, ngăn ngừa ô nhiễm và các giải pháp cải thiện chất lượng nước và hệ thống hỗ trợ quản lý chất lượng nước theo cấp độ lưu vực sông

Hình 1 Phạm vi không gian vùng nghiên cứu

4 CÁCH TIẾP CẬN NGHIÊN CỨU

DSS quản lý chất lượng nước lưu vực sông được nghiên cứu và phát triển chủ yếu theo hai phương pháp tiếp cận chính:

1 Phương pháp tiếp cận độc lập (Stand-Alone): Các DSS được tạo ra từ đầu

như một hệ thống độc lập với một tập hợp dữ liệu đầu vào thống nhất và một cốt lõi của các công cụ mô hình hóa mà có thể gắn kết chặt chẽ với một công cụ khác Hướng tiếp cận này tiến tới hệ thống hỗ trợ thông minh,

tương tác trực tiếp với người sử dụng, GUI (Graphical User Interface), mang tính đặc trưng cho lưu vực nghiên cứu Bên cạnh những ưu điểm của phương pháp tiếp cận này, bản thân các DSS đã được xây dựng khá phức tạp, người ra quyết định không có chuyên ngành sâu rất khó sử dụng, đồng thời việc xây dựng tốn rất nhiều thời gian và kinh phí để xây dựng tất cả các

mô đun cần thiết mà chưa tận dụng được các mô đun đã được nghiên cứu

và xây dựng sẵn có, có độ tin cậy cao

2 Phương pháp tiếp cận mô hình khung (Framework): Các DSS được tạo ra

bằng cách lấy một chuỗi các mô hình hiện tại và tạo ra một giao diện cho phép người sử dụng thực hiện các thủ tục mô hình hóa theo một trình tự nhất định, và chuyển tiếp kết quả đầu ra của một mô hình sang một mô hình khác và kết quả đầu ra này được xem như đầu vào của mô hình được chuyển tiếp (ví dụ CWMS [27], WaterWare [28], Elbe [17]) Theo hướng tiếp cận này, các DSS được phát triển tự do hơn, các nhà xây dựng DSS tận dụng được các thành quả sẵn có của các mô đun đã được phát triển rồi xây dựng một hệ thống phù hợp với mục tiêu của người sử dụng

Trong luận án này, NCS phát triển hướng nghiên cứu theo hướng tiếp cận mô hình khung (Framework) trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam trên cơ sở kết hợp giữa “tiềm năng nguồn nước sông” và “khả năng chịu tải của sông” từ đó phân tích

và xây dựng khung DSS trong quản lý chất lượng nước lưu vực sông nhằm kiểm soát và quản lý bền vững tài nguyên nước và áp dụng cụ thể cho lưu vực sông Thị Tính như được thể hiện ở Hình 2

Với cách tiếp cận mới này, việc quản lý chất lượng lưu vực sông không chỉ dựa vào chất lượng nước sông thông qua “khả năng tiếp nhận” phổ biến như hiện nay

mà còn mở rộng ra dựa vào “tiềm năng nguồn nước sông”, hướng tiếp cận này sẽ

mở ra xu hướng mới giúp nhà quản lý có những chiến lược quản lý, phát triển nguồn nước, phục hồi khả năng chịu tải và sử dụng nguồn nước lưu vực sông bền vững Theo đó, quản lý chất lượng nước theo cấp độ lưu vực sông được xem xét đến cả về số lượng và chất lượng nước sông theo phân bố không gian và thời gian

một cách đầy đủ nhất, trong đó việc xem xét đến tác động tích cực cũng như tiêu cực của các công trình thủy lợi/thủy điện ở phía thượng nguồn sông, khả năng chuyển nước từ lưu vực này sang lưu vực khác nhằm sử dụng tối đa nguồn nước theo hướng phát triển bền vững

Hình 2 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận chính của luận án

5 NỘI UNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

Để đáp ứng các mục tiêu đặt ra, theo sơ đồ nghiên cứu ở Hình 2, Luận án đã tiến hành các nội dung nghiên cứu chính sau đây:

Thu thập tài liệu

Lựa chọn thông số CLN

mô phỏng

Đánh giá tiềm năng nguồn

nước tích thống kê đa biến xác Ứng dụng kỹ thuật phân

định các thông số CLN đặc trưng của lưu vực nghiên cứu

Biến đổi

khí hậu

Mục tiêu quản lý CLN lưu vực sông

1 Phân tích, đánh giá và xác định mục tiêu quản lý chất lượng nước đối với lưu vực sông nói chung và nghiên cứu điển hình lưu vực sông Thị Tính

2 Phân tích và đánh giá khả năng chịu tải sông Thị Tính thông qua việc đánh giá chất lượng nước và xây dựng các thành phần quản lý chất lượng nước theo lưu vực sông

3 Phân tích, đánh giá tiềm năng nguồn nước, bao gồm: mô phỏng hòan nguyên chuỗi dòng chảy từ mưa, xác định các đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm, diễn biến dòng chảy năm và mùa (lũ, kiệt) qua nhiều năm,

và tính toán dòng chảy năm và mùa theo các tần suất thiết kế (năm ít nước, nhiều nước và năm nước trung bình)

4 Phân tích, xây dựng các kịch bản tác động đến chất lượng nước lưu vực sông thị Tính, bao gồm: kịch bản xả thải; kịch bản hiện trạng và quy hoạch phát triển KT - XH; và kịch bản BĐKH (nước biển dâng)

5 Đề xuất các giải pháp quản lý, kiểm soát chất lượng nước tại LVS Thị Tính

6 Phân tích và xây dựng DSS cho lưu vực sông Thị Tính

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

6.1 Ý nghĩa khoa học

Các kết quả nghiên cứu và đề xuất của luận án mở ra một cách tiếp cận mới để các cơ quan quản lý tiếp tục phát triển, hoàn thiện và ứng dụng vào thực tiễn nhằm quản lý an toàn và bền vững chất lượng nước ở lưu vực sông Thị Tính trước các sức

ép ngày càng tăng về phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của luận án giúp cho những nhà ra quyết định và quản lý có một công cụ để kiểm soát, dự báo ô nhiễm và lập kế hoạch khai thác nguồn tài nguyên nước lưu vực sông Thị Tính, giảm chi phí nhân lực theo dõi và điều tra Đặc biệt, khung hệ thống hỗ trợ ra quyết định quản lý chất lượng nước theo cấp độ LVS với sự kết hợp “tiềm năng nguồn nước” và “khả năng chịu tải” được xây dựng và áp dụng thành công trong Luận án này có thể được áp dụng tương tự cho các LVS khác trên cả nước Ngoài ra, chương trình “DSS-ThiTinh” trên WebGIS là kết quả

bước đầu làm cơ sở cho các phát triển công cụ hỗ trợ hiệu quả trong công tác quản

lý nguồn nước ở lưu vực sông Thị Tính khi có đầy đủ thông tin và cơ sở dữ liệu

được cập nhật từ các module

7 TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN

 Luận án đã đưa ra cách tiếp cận mới về ứng dụng DSS trong quản lý chất lượng

nước ở cấp độ lưu vực sông trên cơ sở kết hợp giữa đánh giá “tiềm năng nguồn

nước sông” và “khả năng chịu tải của sông” nhằm kiểm soát và quản lý bền

vững tài nguyên nước

 Luận án đã áp dụng các kỹ thuật thống kê đa biến (gồm phân tích cụm, phân tích

thành phần chính/phân tích nhân tố) để phân tích chuỗi số liệu quan trắc chất

lượng nước hàng năm, từ đó lựa chọn ra các thông số đặc trưng cho quản lý chất

lượng nước sông Thị Tính là DO và BOD5, cho phép rút ngắn thời gian và

nguồn lực cho công tác quản lý chất lượng nước

 Luận án đã phát triển khung DSS vào trường hợp cụ thể quản lý chất lượng nước

lưu vực sông Thị Tính dựa trên các điều kiện ràng buộc về khả năng tiếp nhận

nước thải của sông thông qua phương pháp mô phỏng bằng mô hình toán

1.1.1 Hệ thống thủy văn lưu vực

Lưu vực sông (LVS) là vùng đất mà trong phạm vi đó nước mặt, nước dưới đất chảy tự nhiên vào sông và thoát ra một cửa chung hoặc thoát ra biển [29] Nguồn nước LVS được hình thành theo chu trình thủy văn lưu vực Do vậy, quản lý chất lượng nước sông theo cấp độ lưu vực cần xem xét tổng thể hệ thống thủy văn lưu vực Xét trong khuôn khổ của một LVS, dưới các điều kiện tự nhiên không bị xáo trộn, các thành phần chính của hệ thống được mô tả theo chuỗi bậc thang chính tắc

của các tiểu hệ thống tương tác với nhau (Hình 1-1) và các tương tác và phản hồi

phức tạp hơn giữa hệ thống tự nhiên và hệ thống xã hội (Hình 1-2)

Y

ET

I P

D

q o

N

N Y

Tiểu hệ thống trên mặt

Tiểu hệ thống tầng đất mặt

Tiểu hệ thống tầng thoáng khí

Tiểu hệ thống tầng nước ngầm

Tiểu hệ thống sông ngòi/thung lũng

Chú thích:

P Tổng lượng mưa f Thấm xuống tầng đất mặt

PN Mưa hiệu quả trên bề mặt đất M Lượng trữ tầng đất mặt

Ps Mưa trên mặt hệ thống sông ngòi m Dòng chảy tầng đất mặt

E Tổng lượng bốc thoát hơi nước s Thấm xuống tầng thoáng khí

ei Bốc hơi từ tầng chặn L‟ Khả năng trữ tầng thoáng khí

ed Bốc hơi trên mặt L Lượng trữ tầng thoáng khí

em Bốc hơi tầng đất mặt l Dòng chảy tầng thoáng khí

el Bốc hơi tầng thoáng khí d Thấm xuống tầng nước ngầm

es Bốc hơi mặt sông ngòi G Lượng trữ tầng nước ngầm

i Mưa xuyên qua tầng chặn S‟ Khả năng trữ sông ngòi

D‟ Khả năng trữ bề mặt F Lượng trữ thềm sông

D Lượng trữ bề mặt b Dòng ngầm trao đổi với lưu vực khác

qo Dòng chảy tràn bề mặt Q Dòng chảy sông ngòi

Tăng nhu cầu nước

Ô nhiễm nước sinh hoạt

Ô nhiễm nước công nghiệp Ngập úng, nhiễm mặn

Phá rừng Khai thác quá mức Chăn thả quá mức Xói mòn

Vật nuôi

Đất

Tưới

Sinh hoạt

Công nghiệp

Tăng nhu cầu đất

Sản phẩm cây trồng Lương thực, thực phẩm

Con người

Gỗ nhiên liệu