Đánh giá sức chịu tải của đoạn sông cầu chảy qua tỉnh bắc ninh

lượng nước của lưu vực sông Cầu đã bị ảnh hưởng bởi nhiều hoạt động kinh tế-xã hội tronglưu vực.Hiện tại sông Cầu đang chịu tác động rất lớn từ các nguồn nước thải từ nhiều địaphương, ản

Hà Nội - 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Văn Tâm

ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐOẠN SÔNG CẦU CHẢY QUA TỈNH BẮC NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Văn Tâm

ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐOẠN

SÔNG CẦU CHẢY QUA TỈNH BẮC NINH

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số: 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS Hà Ngọc Hiến

2 TS Phạm Thị Thu Hà

LỜI CẢM ƠN

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS.TS Hà Ngọc Hiến và

TS Phạm Thị Thu Hà đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa Môi trường, trường đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt là các thầy, cô giáo trong bộ môn Sinh thái Môi Trường đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quí báu.

Em xin được gửi lời cảm ơn tới các anh chị cán bộ Viện Công nghệ môi trường thuộc Viện Hàn Lâm và Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn.

Cuối cùng em xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè những người đã luôn bên cạnh và ủng hộ em trong suốt quá trình học tập.

Luận văn được thực hiện dưới sự hỗ trợ một phần tài trợ kinh phí của đề tài cấp Viện Hàn lâm KHCNVN VAST07.05/18-19.

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2019

Học viên

Nguyễn Văn Tâm

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

1 Mục tiêu và nội dung của đề tài 8

2 Đối tượng nghiên cứu 9

3 Phạm vi nghiên cứu: 9

4 Nội dung nghiên cứu 9

5 Đóng góp mới của đề tài 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10

1.1.Tổng quan về sức chịu tải 10

1.1.1 Các khái niệm liên quan 10

1.1.2 Các nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt 14

1.2 Những nghiên cứu về đánh giá sức chịu tải nước sông trên thế giới và ở

Việt Nam 14

1.2.1 Những nghiên cứu về sức chịu tải nước sông trên thế giới 14

1.2.2 Những nghiên cứu về sức chịu tải nước sông ở Việt Nam 22

1.3 Tổng quan về mô hình chất lượng nước có thể dùng tính toán sức chịu tải ô nhiễm trong sông 23

1.3.1 Một số mô hình mô phỏng chất lượng nước của Việt Nam 23

1.3.2 Một số mô hình mô phỏng chất lượng nước của nước ngoài 25

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 37

2.2.Thời gian và địa điểm nghiên cứu 38

2.2.1 Thời gian nghiên cứu 38

2.2.2 Địa điểm nghiên cứu 38

2.3.Nội dung nghiên cứu 38

2.4.Phương pháp nghiên cứu 38

2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp 38

2.4.2 Phuơng pháp kế thừa 39

2.4.3 Phương pháp tính toán tải lượng ô nhiễm 39

2.4.4 Phương pháp mô hình 40

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 42

2.4.6 Phương pháp đánh giá sức chịu tải, khả năng tiếp nhận nước thải đối với lưu vực sông 42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1.Ước tính tải lượng ô nhiễm 45

3.1.1 Tải lượng ô nhiễm từ các nguồn phân tán 45

3.1.2 Tải lượng ô nhiễm từ nguồn thải điểm 50

3.2.Thiết lập mô hình QUAL2K đối với sông Cầu 56

3.2.1 Thời đoạn tính toán 56

3.2.2 Mạng sông và đầu vào chất lượng nước 56

3.2.3 Kết quả kiểm định mô hình (2 mùa) 59

3.3 Áp dụng mô hình tính toán sức chịu tải cho đoạn sông cầu chạy qua tỉnh Bắc Ninh 67

3.3.1 Các đoạn sông và phân vùng sử dụng nước 67

3.3.2 Sức chịu tải đối với BOD 67

3.3.3 Sức chịu tải đối với COD 72

3.4.Đề xuất các giải pháp bảo vệ, kiểm soát môi trường nước cho vùng nghiên cứu 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC 85

Liên hợp quốc Ngũ Huyện Khuê Khu công nghiệp Quế Võ

Quy chuẩn Việt NamSức chịu tải

Tiêu chuẩn Việt NamTiêu chuẩn cho phépTiêu chuẩn chất lượng nướcTổng tải lượng ô nhiễm tối đa theo ngày

Hệ thống kiểm soát tổng tải lượng theo khu vực

Hệ thống quản lý tổng tải lượng thải ra môi trường nước

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Khái quát quy trình thực hiện TPLCS 18

Hình 2.1 Lưu vực sông Cầu 30

Hình 2.2 Khu vực nghiên cứu và các tiểu lưu vực của LVS Cầu 34

Hình 3.1 Kết quả kiểm định nhiệt độ nước sông tháng 11 năm 2016 dọc theo sông Cầu 60

Hình 3.2 Kết quả kiểm định nồng độ DO tháng 11/2016 dọc theo sông Cầu 60

Hình 3.3 Kết quả kiểm định nồng độ BOD tháng 11/2016 dọc theo sông Cầu 61

Hình 3.4 Kết quả kiểm định nồng độ COD tháng 11/2016 dọc theo sông Cầu 61

Hình 3.5 Kết quả kiểm định nồng độ Tổng N tháng 11/2016 dọc theo sông Cầu 62

Hình 3.6 Kết quả kiểm định nồng độ Tổng P tháng 11/2016 dọc theo sông Cầu 62

Hình 3.7 Kết quả kiểm định nhiệt độ nước sông tháng 7 năm 2016 dọc theo sông Cầu 63

Hình 3.8 Kết quả kiểm định nồng độ BOD tháng 7/2016 dọc theo sông Cầu 63

Hình 3.9 Kết quả kiểm định nồng độ COD tháng 7/2016 dọc theo sông Cầu 64

Hình 3.10 Kết quả kiểm định nồng độ Tổng N tháng 7/2016 dọc theo sông Cầu 64

Hình 3.11 Kết quả kiểm định nồng độ Tổng P tháng 7/2016 dọc theo sông Cầu 65

Hình 3.12 Diễn biến nồng độ BOD dọc theo sông Cầu (mùa khô) 68

Hình 3.13 Diễn biến nồng độ BOD dọc theo sông Cầu (mùa mưa) 70

Hình 3.14 Diễn biến nồng độ COD dọc theo sông Cầu (mùa khô) 73

Hình 3.15 Diễn biến nồng độ COD dọc theo sông Cầu (mùa mưa) 75

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Lưu lượng nước thải phát sinh từ các hoạt động kinh tế - xã hội 52

Biểu đồ 3.2 Tải lượng BOD đóng góp hàng năm của các loại nguồn ô nhiễm 53

Biểu đồ 3.3 Tải lượng COD đóng góp hàng năm của các loại nguồn ô nhiễm 54

Biểu đồ 3.4 Tải lượng T-N đóng góp hàng năm của các loại nguồn ô nhiễm 54

Biểu đồ 3.5 Tải lượng T - P đóng góp hằng năm của các loại nguồn ô nhiễm 55

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Tải lượng ô nhiễm vào sông Cầu từ nguồn dân sinh năm 2016 45

Bảng 3.2 Tải lượng ô nhiễm vào sông Cầu từ nguồn thương mại và dịch vụ năm 2016 47

Bảng 3.3 Hệ số phát thải của các loài vật nuôi 48

Bảng 3.4 Tải lượng ô nhiễm vào sông Cầu từ nguồn chăn nuôi năm 2016 48

Bảng 3.5 Tải lượng ô nhiễm vào sông Cầu từ nguồn sử dụng đất năm 2016 49

Bảng 3.6 Tổng tải lượng ô nhiễm nguồn điểm cho các tiểu lưu vực 51

Bảng 3.8 Tỷ lệ các thành phần N và P trong nước sông và nguồn thải LVS Cầu 56

Bảng 3.9 Vị trí của điểm đầu nguồn và các nhánh sông 56

Bảng 3.10 Lưu lượng các nhánh sông mùa khô (tháng 11/2016) 58

Bảng 3.11 Lưu lượng các nhánh sông mùa mưa (tháng 7/2016) 59

Bảng 3.12 Thông số mô hình chất lượng nước cho đoạn sông Cầu sau hiệu chỉnh65 Bảng 3.13 Phân vùng sử dụng nước theo các đoạn trên lưu vực sông Cầu 67

Bảng 3.14 Sức chịu tải BOD phân bố cho các đoạn sông 68

Bảng 3.15 Khả năng làm sạch BOD của các đoạn sông 69

Bảng 3.16 Khả năng tiếp nhận BOD của các đoạn sông 69

Bảng 3.17 Sức chịu tải BOD phân bố cho các đoạn sông 71

Bảng 3.18 Khả năng làm sạch BOD của các đoạn sông 71

Bảng 3.19 Khả năng tiếp nhận BOD của các đoạn sông 71

Bảng 3.20 Sức chịu tải BOD của các đoạn sông vào mùa mưa và mùa khô 72

Bảng 3.21 Sức chịu tải COD phân bố cho các đoạn sông 73

Bảng 3.22 Khả năng tự làm sạch COD của các đoạn sông 74

Bảng 3.23 Khả năng tiếp nhận COD của các đoạn sông 74

Bảng 3.24 Sức chịu tải COD phân bố cho các đoạn sông 75

Bảng 3.25 Khả năng tự làm sạch COD của các đoạn sông 76

Bảng 3.26 Khả năng tiếp nhận COD của các đoạn sông 76

Bảng 3.27 Sức chịu tải COD của các đoạn sông vào mùa mưa và mùa khô 77

Nguồn nước sông Cầu là nguồn cung cấp nước chính cho việc sử dụng trong sinh hoạt,công nghiệp, nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản của các tỉnh thuộc lưu vực Sông Theo tínhtoán của Phạm Xuân Sự và các cộng sự, tổng lượng nước trung bình hàng năm của sông Cầuđến trạm thuỷ văn Thác Giềng là khoảng 546 triệu mét khối một năm, lưu lượng trung bìnhnăm đến Trạm thuỷ văn Thác Bưởi khoảng 1.600 triệu mét khối/năm và lưu lượng trung bìnhhàng năm vào cửa sông Cầu khoảng 4.500 triệu mét khối/năm Trong đó, tổng lưu lượng nướcsông Công hàng năm là 899 triệu mét khối/năm (chiếm khoảng 19,8% tổng dòng chảy hàngnăm của sông Cầu), dòng chảy hàng năm của sông Cà Lồ khoảng 880 triệu mét khối/năm(khoảng 19,5% dòng chảy hàng năm của sông Cầu) Tài nguyên nước của lưu vực sông Cầu rấtdồi dào nhưng thay đổi theo thời gian Tổng lưu lượng nước trong 05 tháng vào mùa lũ (từtháng 6 đến tháng 10) chiếm từ 80% đến 85% tổng lưu lượng hàng năm; tổng lưu lượng cho 07tháng khác (mùa khô) chỉ chiếm 15% - 20% tổng lưu lượng hàng năm [25] Hồ Núi Cốc là hồchứa lớn nhất được xây dựng trên sông Công và nguồn nước cung cấp cho thành phố TháiNguyên, thị xã Sông Công và cho các hoạt động nông nghiệp ở hạ du Hồ chứa Đại Lải đượcxây dựng ở sông Cà Lồ để cung cấp nước cho huyện Xuân Hòa (tỉnh Vĩnh Phúc) và huyện MêLinh Tại thành phố Thái Nguyên, đập Thác Huống được xây dựng trên sông Cầu để tăng mựcnước cho thủy lợi ở tỉnh Bắc Giang Trong suốt những tháng mùa khô, mực nước thượng lưuđập Thác Huống thấp hơn mức nước đập tràn, do đó hầu hết nước sông Cầu chảy vào kênhtưới tiêu và chỉ một lượng nước nhỏ chảy xuống các khu vực hạ lưu của đập Thác Huống Do

đó, có thể nói rằng chế độ dòng chảy và chất

lượng nước của lưu vực sông Cầu đã bị ảnh hưởng bởi nhiều hoạt động kinh tế-xã hội tronglưu vực.

Hiện tại sông Cầu đang chịu tác động rất lớn từ các nguồn nước thải từ nhiều địaphương, ảnh hưởng tới chất lượng nước sông cũng như đời sống của các sinh vật thủy sinh.Đoạn sông cầu chảy qua Tỉnh Bắc Ninh đã và đang chịu tác động rất lớn từ các nguồn thải gây

ô nhiễm nước do Bắc Ninh là tỉnh có nhiều nhà máy công nghiệp, các làng nghề, các cơ sởkhai thác vật liệu xây dựng, các nguồn thải chất thải rắn và rác thải bệnh viện Do vậy, việcđánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh BắcNinh là rất cần thiết

Việc đánh giá sức chịu tải của sông đang được các cơ quan quản lý môi trường ở ViệtNam rất quan tâm, Bộ tài nguyên và Môi trường đã ra thông tư 76/2017/TT – BTNMT ngày 29tháng 12 năm 2017 quy định về đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của nguồnnước sông hồ Để đóng góp các thông tin phục vụ quản lý và quy hoạch nguồn nước sông Cầuthì việc đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nguồn nước thải là cần thiết Vì vậy tôithực hiện nghiên cứu đề tài: “Đánh giá sức chịu tải của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh BắcNinh”

1 Mục tiêu và nội dung của đề tài:

Mục tiêu: Đánh giá được sức chịu tải của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh là cơ sở quản

lý và quy hoạch sử dụng tài nguyên nước sông Cầu

2 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Các đoạn sông trên toàn bộ lưu vực sông Cầu, trọng tâm đoạn sông Cầuchảy qua tỉnh Bắc Ninh

4 Nội dung nghiên cứu:

- Tính toán tải lượng ô nhiễm của các nguồn điểm và nguồn phân tán trong khu vực nghiên cứu theo các tiểu lưu vực;

- Thiết lập và kiểm định mô hình mô phỏng chất lượng nước sông Cầu bằng mô hình chất lượng nước QUAL2K;

- Áp dụng quy trình tính toán đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh vào mùa khô và mùa mưa;

- Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước cho vùng nghiên cứu

5 Đóng góp mới của đề tài:

- Có những số liệu mới về tải lượng ô nhiễm cuả các tiểu lưu vực thuộc sông Cầu

- Xác định sức chịu tải và khả năng tiếp nhận của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh vào mùa khô và mùa mưa;

- Đề xuất giải pháp để bảo vệ môi trường nước sông cho khu vực nghiên cứu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về sức chịu tải

1.1.1 Các khái niệm liên quan

a Khả năng phục hồi sinh thái

Theo Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Mỹ, trong báo cáo năm 1992 về Khả năng phục hồicủa hệ sinh thái đất ngập nước định nghĩa: “Khả năng tự phục hồi là khả năng của một hệ sinhthái trở về trạng thái tương đối gần với trạng thái ban đầu trước khi xuất hiện nhân tố biếnđổi” Khả năng tự phục hồi có liên quan đến việc tái thiết lập các chức năng của hệ sinh tháitrước khi biến đổi, cũng như các tính chất vật lý, hóa học và sinh học liên quan của nó

Một trong những đặc điểm của quá trình tự phục hồi là kết quả vận động của cả hệthống sinh thái, chứ không thể là kết quả vận động của một nhân tố riêng lẻ bất kỳ nào TheoTiểu ban đất ngập nước, trong Ủy ban Dữ liệu Địa lý Liên bang thì sự tự phục hồi có thể đượcđịnh nghĩa như là “quá trình vận động của các tính chất vật lý, hóa học, sinh học của một khuvực (đất ngập nước) nhằm phục hồi trở lại các chức năng tự nhiên của lưu vực trước khi có sựbiến đổi, suy thoái”

Khi chịu một tác động ô nhiễm, mối quan hệ tác động - phản ứng - phục hồi của hệ sinhthái với tác động ô nhiễm đó được thiết lập, trong đó tác động có thể được coi là một tác nhân,hoạt động làm thay đổi tính chất, chức năng của hệ sinh thái so với bình thường Phản ứng củamột hệ sinh thái với một tác động ô nhiễm có thể được coi như quá trình biến đổi động hoặctĩnh của hệ sinh thái như là kết quả của tác động

b Quá trình tự phục hồi của lưu vực sông

Những dấu hiệu khi lưu vực sông bắt đầu bị ô nhiễm xuất hiện với việc giảm nồng độôxy hòa tan (DO) trong nước, số lượng các thực vật thủy sinh bản địa suy giảm, các tính chấtvật lý thông thường của nước biến đổi (biến đổi màu, độ đục tăng, có mùi vị lạ, bắt đầu xuấthiện các loại động thực vật ưa ô nhiễm như cỏ dại, rêu ) Ở mức độ cao hơn, xảy ra hiệntượng chết hoặc di cư hàng loạt các loài

động vật bậc cao, hàm lượng vi sinh vật loài nấm và vi khuẩn gia tăng, đặc biệt là vi khuẩnyếm khí, rêu tảo phát triển mạnh, độ đục, độ màu tăng đáng kể Cuối cùng, xảy ra các hiệntượng lên men, thối rữa, khi hàm lượng ôxy hòa tan giảm tới xấp xỉ 0, nhiều loài sinh vật bảnđịa biến mất Môi trường nước có khả năng tự làm sạch thông qua một loạt các quá trình biếnđổi lý - hóa - sinh học như lắng, lọc, tạo keo, hấp phụ, phân tán, biến đổi có hoặc không xúctác hóa học, sinh học, ôxy hóa khử, thủy phân, polyme hóa hay các quá trình trao đổi chất vàsau một thời gian bị ô nhiễm nước có thể trở về trạng thái ban đầu Cơ sở để quá trình này đạthiệu quả cao phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng ôxy hòa tan Vì vậy, quá trình tự làm sạchtrong môi trường nước động (sông, suối) dễ thực hiện hơn so với môi trường nước tĩnh (hồ, ao)

do quá trình đối lưu và khuếch tán ôxy của khí quyển vào nước xảy ra dễ dàng hơn Ngoài ra,hàm lượng ô xy cũng phụ thuộc vào hàm lượng tảo, vi tảo và các thực vật thủy sinh khác đóngvai trò quyết định trong việc cung cấp ôxy trong nước thông qua các phản ứng quang hợp Khicác chất ô nhiễm được đưa vào nước quá nhiều, vượt quá giới hạn của khả năng tự làm sạch thìkết quả là nước sẽ bị ô nhiễm lâu dài

Như vậy, đối với lưu vực sông, có thể coi khả năng phục hồi chất lượng là quá trình phụchồi các chức năng tự nhiên của hệ sinh thái đã bị mất hoặc biến đổi sau khi chịu tác động ônhiễm, quá trình này là kết quả vận động của các tác nhân cấu thành hệ sinh thái, bao gồm cácvận động hóa học, vật lý và sinh học Tuy nhiên, điều này chỉ đúng khi tác động ô nhiễm đãchấm dứt, còn trong trường hợp tác động ô nhiễm vẫn tiếp tục kéo dài hoặc gia tăng cường độthì phải xem xét đến khả năng biến đổi của hệ sinh thái để thích nghi với điều kiện mới Trongtrường hợp này, khả năng tự phục hồi của hệ sinh thái tại điểm chịu tác động không còn màphải xét đến khả năng thiết lập hệ sinh thái mới Như vậy, khả năng tự phục hồi của lưu vựcsông còn phải liên quan đến cường độ, tần suất và thời gian của tác động ô nhiễm Quá trình tựlàm sạch của dòng sông là tổ hợp các quá trình tự nhiên như các quá trình thủy động lực, hóahọc, vi sinh vật học, thủy sinh học diễn ra trong nguồn nước sông bị nhiễm bẩn nhằm phục hồilại trạng thái gần với chất lượng nước ban đầu

c Sức chịu tải của dòng sông

Ngày 29/12/2017, Bộ Tài nguyên và Môi Trường đã ban hành Thông tư số BTNMT quy định về đánh giá sức chịu tải, khả năng tiếp nhận nước thải của sông, hồ (Thông

76/2017/TT-tư số 76/2017/TT-BTNMT, nhằm đáp ứng yêu cầu của công tác quản lý nhà nước về tàinguyên nước trong giai đoạn hiện nay Thông tư số 76/2017/TT-BTNMT có hiệu lực thi hành

từ ngày 1/3/2018 và thay thế Thông tư số 02/2009/TT-BTNMT ngày 19/3/2009 quy định việcđánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước (Thông tư số 02/2009/TT-BTNMT)

Khái niệm sức chịu tải hay khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước (KNTN) có lẽxuất hiện đâu đó trong các bài báo cáo hội thảo, sách giáo khoa trong và ngoài nước, một sốkhái niệm

Sức chịu tải của dòng sông là khả năng đồng hóa vật chất tiếp nhận để duy trì trạng thái

ổn định của môi trường Nói cách khác sức chịu tải môi trường chính là khả năng tự làm sạchcao nhất mà môi trường có thể đạt được

Từ điển thuật ngữ kỹ thuật chuyên ngành thủy lợi Anh- Việt (Nhà xuất bản Xây Dựng,

Hà Nội 2002) [18] có giải thích một số khái niệm sau:

- Khả năng tiếp nhận (Acceptance Capacity) (tại trang 975): Lượng chất gây ônhiễm mà một nguồn nước/ thủy vực có thể chấp nhận mà độ ô nhiễm khôngvượt qua một mức nhất định;

- Sự đồng hóa (Assimilation) (tại trang 976) là: Khả năng tự làm sạch của mộtnguồn nước/ thủy vực khỏi các chất gây ô nhiễm;

- Khả năng đồng hóa (Assimilative Capacity) (tại trang 961) là lượng các chấtgây ô nhiễm mà một thủy vực/nguồn nước hay một vùng đất có thể hấp thụhoặc trung hòa trước khi chúng bắt đầu gây ra sự suy giảm đáng kể tính đadạng sinh học và/ hoặc chất lượng môi trường

Sức chịu tải của dòng sông gắn liền với khả năng tự làm sạch của nước sông.Khả năng tự làm sạch của nước sông càng lớn thì lượng nước thải mà dòng sông có thểtiếp nhận càng lớn và ngược lại Vì thế để tính toán đánh giá sức chịu tải của một dòng sôngphải đánh giá được hiện trạng và khả năng tự làm sạch của con sông đó

Một số định nghĩa khác về sức chịu tải như sau:

- Sức chịu tải về mặt môi trường (environmental capacity) được định nghĩa bởiGESAMP (1986) (Group Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution)[18] là tính chất của môi trường và khả năng thích nghi của nó trong việc điều tiết một hoạtđộng nào đó mà không gây ra những tác động môi trường không thể chấp nhận được

- Sức chịu tải của môi trường là khả năng tiếp nhận lớn nhất tổng các nguồn thải màvẫn nằm trong khả năng tự làm sạch của môi trường (Williams 1996 [18])

- Ở Việt Nam, theo Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 thì “Sức chịu tải của môitrường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và hấp thụ các chất ônhiễm” Từ đó có thể cho rằng “Sức chịu tải của dòng sông là lượng chất ô nhiễmlớn nhất mà dòng sông có thể tiếp nhận mà vẫn đạt tiêu chuẩn về chất lượng nước”

- Theo điều 40 C.F.R khoản 130.2 (f) trong Luật nước sạch của Hoa Kỳ: Sức chịutải (loading capacity) là lượng chất ô nhiễm lớn nhất môi trường nước có thể tiếpnhận được mà không làm ảnh hưởng đến tiêu chuẩn chất lượng nước

Công tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước, các cơ quan cấp phép của Việt Namphải xem xét nguồn nước tiếp nhận nước thải đang sử dụng hoặc quy định sử dụng với mụcđích gì Với mỗi mục đích sử dụng nguồn nước thì có tiêu chuẩn, quy chuẩn chất lượng nướcmặt tương ứng

Khi chất lượng nước của một đoạn sông, suối nào đó đạt đến giới hạn quy định theomục đích sử dụng nguồn nước đó thì có thể coi đoạn sông suối đó không còn khả năng tiếpnhận nước thải nữa, quá sức chịu tải Như vậy có thể hiểu sức chịu tải hay khả năng tiếp nhậnnước thải của nguồn nước là khả năng của nguồn nước tiếp nhận nước thải đến một mức chophép nhất định Tại mức cho phép đó, nông độ các thông số ô nhiễm có trong nước nguồnkhông vượt quá giới hạn được quy định theo mục đích sử dụng nước

Hiện nay, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt quy định bởi QCNV08/2015- BTNMT

Sức chịu tải của môi trường tiếp nhận chất ô nhiễm là cơ sở khoa học để xây dựng cáctiêu chuẩn môi trường về chất thải, tính toán được khả năng tiếp nhận và hình thành thị trường,thị phần ô nhiễm (để mua bán, chuyển nhượng, trao đổi quota ô nhiễm về khí thải, nước thải).

Bộ Tài nguyên và Môi trường đã rất quan tâm đến hướng quản lý này và đây chính là lý ra đểNhiệm vụ này được triển khai

1.1.2 Các nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt

Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi tính chất vật lý, hóa học và sinh học của nước,gây ra các tác động bất lợi cho sự tồn tại và phát triển của công người cũng như các sinh vậtkhác

+ Ô nhiễm sinh học : Ô nhiễm nước sinh học do các nguồn thải đô thị hay kỹ nghệ có các chấtthải sinh hoạt, phân, nước rửa của các nhà máy đường, giấy…Sự ô nhiễm về mặt sinh học chủyếu do sự thải các chất hữu cơ có thể lên men được Sự ô nhiễm sinh học được thể hiện bằng

sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng, đặt thành vấn đề lớn cho vệ sinh công cộng, chủ yếu ở cácnước đang phát triển

+ Ô nhiễm hóa học do chất vô cơ: Do thải vào nước các chất nitrat, phosphate dùng trong nôngnghiệp và các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Cr, Ni, Cd, Mn, Cu, Hg lànhững chất độc cho thủy sinh vật

+ Ô nhiễm do chất hữu cơ tổng hợp: Ô nhiễm này do các hydrocacbon, nông dược, chất tẩyrửa

+ Ô nhiễm vật lý: Các chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng chất lơ lửng,tức làm tăng độ đục của nước, các chất này có thể là gốc vô cơ hay hữu cơ, có thể được vikhuẩn ăn Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng độ đục của nước

và làm giảm độ xuyên thấu của ánh sáng

1.2 Những nghiên cứu về đánh giá sức chịu tải nước sông trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.1 Những nghiên cứu về sức chịu tải nước sông trên thế giới

Hiện nay, Vấn đề ô nhiễm nguồn nước của các con sông đã và đang được đề cập tớinhiều trên phạm vi toàn thế giới Theo Liên Hợp Quốc thì một nửa trong tổng số 500 dòngsông lớn nhất thế giới đã trở nên cạn kiệt và ô nhiễm nghiêm

trọng [9] Lượng nước của các con sông lớn trên thế giới đang suy giảm nghiêm trọng ảnhhưởng tới cuộc sống của con người, loài vật và tương lai của trái đất.

Liên hợp quốc đưa ra báo cáo chính thức để báo cáo các chính phủ về tốc độ xuống cấpđáng báo động của các dòng sông, ao hồ và các hệ thống cung cấp khác Một báo cáo khác chobiết toàn thế giới có khoảng 1,1 tỷ người thiếu nước sạch để dùng, trung bình 5 người thì có 1người không có nước sạch để dùng [9] LHQ chọn ngày 14/03 là ngày thế giới hành động đểtập trung sự chú ý của toàn cầu tới những dòng sông

Quỹ Quốc tế về thiên nhiên (WWF) vào ngày 20/3/2007 cho biết 5 dòng sông đangphục vụ cho khoảng 870 triệu người châu Á hiện nằm trong số 10 dòng sông bị đe dọa nhiềunhất trên thế giới [11]

Các dạng nước ô nhiễm thường gặp trên thế giới là ô nhiễm do dinh dưỡng, ô nhiễmhữu cơ, ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh, ô nhiễm sông do KLN và các hóa chất độc hại khác.Trong đó ô nhiễm chất dinh dưỡng ( nito, photpho, silic, cacbon) đang là mối quan tâm lớn củacon người Hàm lượng cao của các chất này đã gây nên hiện tượng phú dưỡng trong các dòngsông chảy chậm, ở hồ và biển Sự dư thừa chất dinh dưỡng gây hiện tượng tảo nở hoa làm chomột số biển và con sông bị biến màu Ngoài ra sự phân hủy kỵ khí sinh ra các khí độc như H2S,

NH3 cộng thêm mùi hôi thối đã làm cho các con sông trở thành sông chết

a Tại Mỹ

Ở Mỹ, Cục Bảo vệ Môi trường (EPA) đã đề cập đến việc kiểm soát tổng tải lượng ônhiễm trong Đạo luật về Nước sạch (Clean Water Act) [23] ban hành năm 1972 Mục 303d củavăn bản này quy định mỗi Bang cần xác định các thủy vực bị ô nhiễm nặng mà không thể xử lýbằng các phương pháp kiểm soát ô nhiễm hiện tại Đối với các thủy vực đó, các nhà quản lýcủa Bang cần xác định mức độ ưu tiên và đưa ra cho từng thủy vực một giá trị “tổng tải lượng

ô nhiễm tối đa theo ngày” - Total Maximum Daily Load (TMDL) Mục tiêu của TMDL là đảmbảo sức chịu tải của thủy vực và dựa vào đó để phân bổ tải lượng cho các nguồn thải khác nhau

và áp dụng các biện pháp kiểm soát ô nhiễm thích hợp

Liên quan đến TMDL, mục 130.7, Quyển 40, Code of Federal Regulations ban hànhnăm 1992 quy định các Bang tiếp tục xác định các thủy vực cần đánh giá TMDL, cũng như xácđịnh các chất thải đã hoặc có khả năng gây ra ô nhiễm dựa theo các số liệu và thông tin sẵn có.

Bộ quy định này cũng nêu rõ các Bang cần đưa vào trong báo cáo TMDL danh sách các thủyvực cần xác định TMDL, dữ liệu, thông tin sử dụng cho việc lập danh sách và cơ sở đưa raquyết định Theo Bộ Quy định cũng như theo Văn bản hướng dẫn thực hiện đánh giá TMDL,các Bang được đề nghị cung cấp các thông tin sau cho từng thủy vực: mục tiêu chất lượngnước, tải lượng của thủy vực, phân bố tải lượng, hệ số an toàn và đánh giá ảnh hưởng chấtlượng nước theo mùa TMDL có thể được tính toán theo nhiều phương pháp khác nhau, từ cácphép tính cân bằng khối lượng đơn giản cho đến các mô hình tính toán chất lượng nước phứctạp

Hiện nay, việc đánh giá TMDL đã và đang được triển khai cho nhiều loại chất ô nhiễmkhác nhau trong hầu hết các bang của nước Mỹ Theo Quy định các Hoạt động Bảo vệ Môitrường (Protection of the Environment Operations Regulation) ban hành năm 2009 [23], các cơ

sở xả thải ra một thủy vực phải được cấp phép xả thải và phải trả một khoản phí theo tải lượngthải Hình thức tính phí theo tải lượng thải được đưa ra để các cơ sở giảm lượng phát thải cácchất ô nhiễm ra ngoài môi trường, cũng như khuyến khích các cơ sở này áp dụng các biện pháp

xử lý chất thải và cải thiện môi trường Về cơ bản, mỗi cơ sở kinh doanh, sản xuất hoặc xử lýchất thải sẽ phải chịu hai khoản phí liên quan đến xả thải: phí quản trị dựa vào quy mô hoạtđộng của cơ sở đó, và phí xả thải theo tải lượng thải (nếu có) được tính theo công thức tínhtoán tải lượng đề cập trong Khoản 21, Chương 2, Phần 1 của Quy định này Quy định cũng đềcập đến các hình thức giảm phí, do các cơ sở thực hiện các biện pháp xử lý nhằm giảm ảnhhưởng của chất thải đến môi trường dù tải lượng thải vẫn không đổi, hoặc do các cơ sở thựchiện cam kết với EPA trong việc giảm tải lượng thải trong tương lai

b Tại Nhật Bản

Luật Kiểm soát Ô nhiễm Nước ban hành năm 1970 [23] đề cập đến việc xây dựng vàphê duyệt một chính sách cơ sở (fundamental policy) liên quan đến việc

giảm thiểu tải lượng ô nhiễm (Điều 4-2) Điều 4-3 và 4-5 của Luật này quy định trách nhiệmcủa chính quyền địa phương trong việc lập kế hoạch giảm tải lượng chất thải từ các nguồn thải

và lập ra các tiêu chuẩn tải lượng cho từng thủy vực cụ thể Ban đầu việc giảm tải được thựchiện cho ô nhiễm COD Công thức tính tải lượng thải nhu cầu oxy hóa học (COD) được quyđịnh trong Quyết định Thi hành Luật Kiểm soát Ô nhiễm Nước ban hành năm 1971 Văn bảnnày cũng quy định đối tượng cần kiểm soát thải lượng ô nhiễm là các nhà máy và cơ sở kinhdoanh có lượng nước thải trung bình cao hơn 50 m3

Liên quan đến COD, các tiêu chuẩn quy định đối với tổng tải lượng ô nhiễm được tínhtheo công thức:

L = C x Qx 10-3

Trong đó: L: tải lượng ô nhiễm cho phép xả thải (kg/ngày)C: Nồng độ COD cho do chính quyền địa phương quy định (mg/l)Q: Lưu lượng thải do chủ nguồn thải đăng ký (m3/ngày)

Năm 1979, Hệ thống kiểm soát tổng tải lượng theo khu vực (TPLCS-Total pollutionload control system) ban đầu được triển khai, nhằm đối phó với tình trạng phú dưỡng ở cácvùng biển ven bờ khép kín như vịnh Tokyo, vịnh Đảo và vịnh Seto Đến năm 2001, bên cạnhCOD, hai thông số nữa được đưa vào sử dụng để tính toán tải lượng thải là T-P và T-N Nhờnhững nỗ lực triển khai quản lý tải lượng thải nói chung và TPLCS nói riêng, Nhật Bản đã đạtđược những thành tựu đáng kể trong công tác kiểm soát ô nhiễm và cải thiện, bảo tồn môitrường

Khái quát về quy trình thực hiện TPLCS ở Nhật Bản được thể hiện trong Hình 1.1.TPLCS là một hệ thống mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện và bảo vệ môi trường nướcdựa vào cấu trúc hệ thống này Mặt khác, TPLCS có thể thay đổi cấu trúc hệ thống tùy theotính thống nhất với các hệ thống và tổ chức sẵn có bao gồm các biện pháp bảo vệ chất lượngnước, tình trạng tiến độ, và mục đích của việc áp dụng TPLCS ở mỗi nước

Hình 1.1 Khái quát quy trình thực hiện TPLCS

TPLCS của Nhật được xem là một phương pháp hiệu quả để giảm tải ô nhiễm tại nhữngvùng biển khép kín bị ô nhiễm nước nghiêm trọng Tuy nhiên, mục đích của việc kiểm soáttổng tải lượng ô nhiễm là giảm thiểu và kiểm soát tổng tải lượng ô nhiễm mà vùng nước tiếpnhận Do đó, TPLCS không chỉ có thể được áp dụng ở những nơi cần giảm tải lượng ô nhiễm

để hạn chế ô nhiễm phát triển, mà còn có thể được sử dụng như là một biện pháp bảo vệ chấtlượng nước ngay ở giai đoạn mà chất lượng nước vẫn chưa suy thoái

Quy trình áp dụng TPLCS tại Nhật cho một thủy vực cụ thể được thực hiện theo sơ đồ dưới đây:

Ở Nhật, Tiêu chuẩn Kiểm soát Tổng tải lượng Ô nhiễm lấy đối tượng là các nhóm ngànhnghề Các đối tượng đặc định, như nhà máy hay cơ sở kinh doanh có lượng nước thải 50

m3/ngày trở lên, chuồng trại chăn nuôi lớn, nhà máy xử lý nước thải… đều nằm trong khu vựcđang áp dụng TPLCS

Lượng nước thải được quy định là giá trị do các nhà máy và cơ sở kinh doanh khai báo.(Ở Nhật, khi xây dựng mới hoặc mở rộng cơ sở sản xuất, thì yêu cầu cần phải thông báo chochính quyền về lượng nước và chất lượng nước thải, phương pháp xử lý nước thải, Nếulượng nước thải tăng lên do mở rộng cơ sở, thì cần thêm một thông báo khác)

Các tiêu chuẩn nồng độ nước thải được quy định chia theo 215 nhóm ngành nghề khixét đến tính chất nước thải của từng nhóm ngành nghề nhằm để thiết lập các giá trị tiêu chuẩnnồng độ nước thải công bằng (gọi là giá trị C) Đối với những cơ sở kinh doanh được xây mớihoặc mở rộng, trên tiền đề áp dụng kỹ thuật môi trường tiên tiến nhất tại thời điểm đó, giá trị Cđược áp dụng khắt khe hơn Ví dụ, giá trị C cho COD ở Nhật Bản được thiết lập cho ba giaiđoạn phân chia tương ứng với thời gian xây mới và mở rộng cơ sở sản xuất, công thức tính cácTiêu chuẩn Kiểm soát Tổng tải lượng Ô nhiễm như sau:

Khi xác định giá trị C, tỉnh trưởng/thị trưởng thiết lập giá trị dựa trên việc xem xét tải

lượng cần phải giảm để đạt được tải lượng phát thải đã ấn định cho tỉnh thành, trong phạm vigiới hạn trên và giới hạn dưới của mỗi nhóm ngành nghề mà Bộ trưởng Bộ Môi trường đã quyđịnh

Khi thực hiện kiểm soát nước thải, quan trọng là phải đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn bằngcách thiết lập tiêu chuẩn ở mức độ sao cho có thể thực hiện thông qua kết quả nỗ lực Do đó,yêu cầu là phải xem xét các giá trị tiêu chuẩn nước thải dựa trên các cuộc khảo sát về số liệuthải nước trước nay, tình trạng xử lý nước thải, … chứ không nên thiết lập ngay các tiêu chuẩnnước thải lý tưởng

Ngoài ra, phương thức sản xuất và kỹ thuật sản xuất của các nhà máy mang những đặcđiểm có tính khu vực, do đó cũng cần phải cân nhắc đến điểm này, và cũng cần lưu ý rằng cónhững trường hợp không nhất thiết phải áp dụng y nguyên các tiêu chuẩn nước thải của nhữngquốc gia và khu vực khác

c Tại Hàn Quốc

Tương tự như hệ thống TMDL ở Mỹ và TPLCS ở Nhật, ở Hàn Quốc Hệ thống quản lýtổng tải lượng thải ra môi trường nước (TPLMS) được xây dựng để khắc phục các hạn chế củacác chính sách quản lý chất lượng nước hiện hành

TPLMS bao gồm các bước sau: chia hệ thống lưu vực sông thành các vùng, xác định tiêuchuẩn chất lượng nước phù hợp với từng vùng, tính toán tải lượng thải tối đa cho phép và kiểmsoát sao cho lượng chất thải từ từng vùng không vượt quá tải lượng thải tối đa cho phép.TPLMS được giới thiệu ở Hàn Quốc vào năm 1998 và đưa vào văn bản pháp luật (Đạo luậtquản lý lưu vực sông và hỗ trợ dân cư trong bốn lưu vực sông chính, giai đoạn 1999-2002)[23] Cụ thể, Hàn Quốc áp dụng Hệ thống quản lý tổng tải lượng ô nhiễm nước, như sau:

Áp dụng hệ thống này cho tất cả sông, suối Chặt chẽ hơn trong tiêu chuẩn áp dụng TPLMScho giai đoạn tiếp theo Xây dựng khung cho hệ thống mua bán hạn ngạch xả thải

Sau đó, văn bản Quy hoạch Tổng thể Quản lý Môi trường Nước cho giai đoạn

2006-2015 của Hàn Quốc đề cập đến việc mở rộng quy mô TPLMS [23]

Việc tính toán và kiểm soát thải lượng cho phép được thực hiện bởi chính quyền địaphương trong từng lưu vực Cụ thể, mỗi chính quyền địa phương phải xây dựng một bản “Kếhoạch tổng thể TPLMS”, trong đó đề cập đến tải lượng thải cho phép và kế hoạch quản lý tảilượng đó Tiến độ triển khai TPLMS được đánh giá hàng năm Ban đầu, chỉ có thông số BODđược sử dụng để tính toán TPLMS, nhưng trong giai đoạn hai (2011-2015), thông số T-P cũngđược đưa vào tính toán

Đến nay, TPLMS đã và đang được áp dụng cho nhiều thành phố, thị trấn trong các lưuvực sông, đơn cử như Busan, Daegu (lưu vực sông Nakdong) vào năm 2004, Seoul, Incheon vàGyeonggi (lưu vực sông Hàn) vào năm 2013-14 [23] Theo Bộ Môi trường Hàn Quốc, tính đếntháng 3 năm 2014, có 114 chính quyền địa phương tham gia triển khai TPLMS ở cả bốn lưuvực sông chính và cả lưu vực nhánh sông Jinwicheon

d Tại Trung Quốc

Trung Quốc bắt đầu triển khai TPLCS thông qua hợp tác quốc tế với Nhật Bản trong Kếhoạch phát triển 5 năm lần thứ chín (1996-2000) và có những nỗ lực cải thiện môi trường nướctuy kết quả đạt được không cao COD được sử dụng để tính toán tải lượng trong Kế hoạch Pháttriển 5 năm thứ mười một (2006-2010) [23]

Đến Kế hoạch phát triển 5 năm thứ mười hai, T-N, NH4 và T-P cũng được sử dụng để tính toántải lượng thải [23].

1.2.2 Những nghiên cứu về sức chịu tải nước sông ở Việt Nam

Nước ta có hệ thống sông ngòi dày đặc, chỉ tính các con sông có chiều dài trên 10 kmtrở lên và có dòng chảy thường xuyên thì có tới 2.372 con sông, trong đó 13 hệ thống sông lớn

có diện tích lưu vực trên 10.000 km2

Trong những năm gần đây chính sách nước ta mở cửa và đẩy mạnh kinh tế, nhiều khucông nghiệp, khu chế xuất, các cơ sở sản xuất, làng nghê được xây dựng Vấn đề chất thải làmột nan đề của phát triển đối với các quốc gia còn đang phát triển Nhiều loại chất thải đã thảihồi thẳng vào các dòng sông mà không qua xử lý [9] Qua thời gian khả năng đồng hóa của cáccon sông suy giảm, nguy cơ ô nhiễm ngày càng tăng dần Cho đến hôm nay có thể nói rằngtình trạng ô nhiễm trên những dòng sông ở Việt Nam đang ở mức cần báo động

Một số nghiên cứu:

+ Nghiên cứu: “Nghiên cứu, áp dụng mô hình QUAL2K để dự báo diễn biến chất lượng nướctrên lưu vực sông Cầu” của Th.S Mạc Thị Viền , trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên(ĐHQGHN) năm 2014 [25], bài báo cáo đánh giá chất lượng nước

,tính toán các nguồn thải: công nghiệp , nông nghiệp, sinh hoạt, y tế, khai thác khoáng sản trênsông Cầu Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình chỉ ra rằng mô hình QUAL2K mô phỏngkhông khác nhiều so với thực tế Kết quả nghiên cứu còn chỉ ra rằng tăng nồng độ BOD , NH4 ,

NO3, TSS tăng dần qua các năm

+ Nghiên cứu: “Áp dụng mô hình QUAL2K đánh giá diễn biến chất lượng nước dòng chínhsông Hương” của tác giả Nguyễn Bắc Giang, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế năm

2011 [25] Bài báo sử dụng mô hình QUAL2K tính toán lan truyền chất trong sông Hương Kếtquả tính toán chạy mô hình, giá trị DO và BOD vượt quy chuẩn cho phép 1,5 lần, NH4, NO3,

PO4 vượt quy chuẩn cho phép 0,5 lần vào năm 2010, giá trị DO và BOD vượt quy chuẩn chophép 3 lần, NH4, NO3, PO4 vượt quy chuẩn cho phép 1 lần vào năm 2011 Tuy nhiên kết quả

mô phỏng chưa tính đến sự đóng góp các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng ở các hồ chứa lớn vànhỏ ở thượng nguồn sông Hương

+ Nghiên cứu: “Sử dụng phần mềm QUAL2K trong quản lý chất lượng nước tỉnh Vĩnh Phúc”của tác giả Đỗ Đình Chính năm 2015 [25], bài báo cũng nghiên cứu về các chất DO, BOD,

NH4, NO3, PO4 Kết quả cho thấy các chất trên nằm trong giới hạn cho phép của QCVN08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

+ Nghiên cứu thuộc viên Công nghệ môi trường thuộc dự án JiCa [25] và đề tài 07.05/19 - 19của Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam [25] Các nghiên cứu này sử dụng mô hìnhQUAL2K mô phỏng chất lượng nước sông lưu vực sông Cầu, Sông Đáy, Sông Nhuệ… Tínhtoán tải lượng ô nhiễm dựa trên thiết lập các mô hình Kết quả cho thấy một số đoạn sôngthuộc lưu vực sông Cầu vẫn có khả năng tiếp nhận tải lượng chất ô nhiễm song vẫn cần có cácbiện pháp thích hợp phân bổ hạn ngạch xả thải lượng Còn lưu vực sông Đáy tải lượng CODcủa hầu hết các đoạn sông vượt mức tiêu chuẩn cho phép QCVN 08: 2015/ BTNMT – Quychuẩn quốc gia về chất lượng nước mặt

Bộ Tài Nguyên và Môi Trường đã ra thông tư 76 thay thế cho thông tư số BTNMT quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của nguồn nước sông,

02/2009/TT-hồ Thông tư 76 sẽ được sử dụng làm cơ sở đề xuất quy trình tính toán được trình bày ở dưới(mục 5)

Thông tư 76 dễ áp dụng vào thực tế và đang được sử dụng rộng rãi để đánh giá khảnăng tiếp nhận nước thải của một đoạn sông phục vụ công tác cấp phép xả nước thải vàonguồn nước của một dự án một nguồn thải cụ thể

1.3 Tổng quan về mô hình chất lượng nước có thể dùng tính toán sức chịu tải

ô nhiễm trong sông

1.3.1 Một số mô hình mô phỏng chất lượng nước của Việt Nam

trợ, như dự án qui hoạch tổng thể Đồng bằng sông Cửu long do NEDECO thực hiện, dự án quihoạch và kiểm soát lũ châu thổ sông Mê công do công ty KOICA của Hàn quốc thực hiện, Trong quá trình áp dụng, chương trình VRSAP đã được nâng cấp để tính toán lan truyền mặn,hoàn thiện dần từ chạy trên môi trường DOS chuyển sang môi trường WINDOWS, nối kết vớicông cụ thông tin địa lý (GIS) Về cơ bản chương trình VRSAP đã đáp ứng được các yêu cầutính toán thời đó Tuy nhiên do nhu cầu phát triển, kích cỡ của các bài toán qui hoạch cũngtăng dần (ví dụ không trong khuôn khổ Đồng bằng sông Cửu long của Việt Nam mà cho cảchâu thổ Mê Kông trong đó có Căm pu chia chẳng hạn), và thời gian mô phỏng dài, đòi hỏi mô

tả phức tạp về vận hành các hệ thống cống đập, thì mô hình VRSAP chưa đáp ứng được.Ngoài ra, khả năng kết nối với công cụ GIS và Database chưa mạnh

Mô hình VRSAP được thiết kế chỉ để tính lan truyền mặn trong hệ thống kênh sông, mà chưa

đề cập đến tính toán các chất ô nhiễm thông thường

b Mô hình SALOWIN

SALOWIN [23] là mô hình lan truyền mặn, có tính tới ảnh hưởng của thuỷ triều trong hệthống sông rạch, được xây dựng bởi Nguyễn Hữu Nhân từ những năm cuối 1990 Mô hình nàydựa trên kỹ thuật sai phân ẩn để giải hệ phương trình thủy lực và thuật toán phân rã toán tử đểgiải phương trình tải – khuếch tán Cũng như VRSAP, mô hình này được xây dựng để tính lantruyền mặn và không phải đối tượng xem xét đánh giá trong báo cáo này Tuy nhiên, cơ sở củaSALOWIN được khai thác và kế thừa trong mô hình tính toán chất lượng nước sôngHYDROLOGIS của tác giả và các cộng sự Đại học khoa học TP Hồ Chí Minh

c Mô hình HYDROGIS

Mô hình HYDROGIS [23] được Nguyễn Hữu Nhân và cộng sự xây dựng và áp dụng trongmột số đề tài nghiên cứu khoa học tại TP Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam trong những nămgần đây Mô hìnhcho phép tính toán dòng chảy và lan truyền ô nhiễm, tràn dầu có tính đến ảnhhưởng của thuỷ triều và dòng chảy xiết

d Mô hình chất lượng nước WQ

Mô hình này được xây dựng trên cơ sở mô hình truyền mặn SAL của tác giả Nguyễn TấtĐắc và các cộng sự thuộc Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam đầunhững năm 1980 Nhiều phiên bản của WQ được Nguyễn Tất Đắc và nhóm cán bộ Phân ViệnQuy hoạch thủy lợi Nam Bộ (nơi ông Đắc chuyển tới làm việc từ Viện Cơ học) xây dựng,phục

vụ đánh giá và dự báo chất lượng nước sông Đồng Nai – Sài Gòn vào những năm 1009 Phiênbản WQ96 đã được cài đặt cho Sở KHCN thành phố Hồ Chí Minh có khả năng mô phỏng dòngchảy phứctạp, với sự hiện diện của các công trình lấy nhiều nước và của nhiều nguồn thải

Ngoài ra còn một số mô hình khác như mô hình DELTA, mô hình SHADM…Các môhình trên đa phần không tính ảnh hưởng của mật độ (chẳng hạn độ mặn) và vận tốc của dònggia nhập dòng chảy trong sông kênh Ảnh hưởng của gió cũng được một số mô hình đưa vàokhi cần xem xét trong một số trường hợp như đối với các cửa sông lớn, tuy nhiên khi tính trongmạng kênh sông nội đồng, do chiều rộng kênh hẹp nên hiệu ứng gió được bỏ qua

1.3.2 Một số mô hình mô phỏng chất lượng nước của nước ngoài

a Mô hình CORMIX

Đây là mô hình tính lan truyền ô nhiễm, nhiệt 3 chiều có tính đến ảnh hưởng của thuỷtriều, tuy nhiên chỉ áp dụng cho 01 nguồn thải hay một dãy nguồn thải liền nhau trên sông,biển ven bờ Mô hình này không áp dụng được cho hệ thống kênh, sông có rất nhiều nguồnthải khác nhau, phân tán trên toàn lưu vực sông Do vậy, mô hình này không được xem xéttrong nghiên cứu này

b Mô hình MITSIM

Mô hình được sử dụng để đánh giá về mặt thủy văn và kinh tế của các phương án khaithác nguồn nước mặt, bao gồm các hệ thống tưới, các hồ chứa, các nhà máy thủy điện, cấpnước sinh hoạt và công nghiệp tại nhiều vị trí khác nhau

trong hệ thống sông Mô hình MITSIM đã được sử dụng để tính cân bằng nước phần thượnglưu và trung lưu hệ thống sông Đồng Nai Tuy nhiên, Mô hình MITSIM không dùng để tínhtoán các chất ô nhiễm, do vậy nó không được xét đến trong nghiên cứu này.

c Mô hình QUAL 2K

QUAL2E là một mô hình dòng chảy ổn định một chiều để tính chất lượng nước và dòngchảy trong sông Mô hình QUAL2E có thể mô phỏng tới 16 yếu tố đánh giá chất lượng nướcdọc theo dòng sông và các nhánh sông Mô hình đòi hỏi các giả thiết sau:

+ Sự vận chuyển do đối lưu dựa trên dòng chảy trung bình

+ Xáo trộn hoàn toàn dẫn đến chỉ thị chất lượng nước là như nhau trên toàn mặt cắt sông+ Sự vận chuyển do khuếch tán liên quan với gradient nồng độ

Mô hình cho phép người dùng mô phỏng mọi tổ hợp của các yếu tố sau: DO, nhiệt độ,photpho, nitrat, nitrit, amoni, nitơ hữu cơ, Chlorophyll-a, và 3 chất hòa tan bảo toàn, chất hòatan không bảo toàn và vi khuẩn coliform Trong khi phần lớn các yếu tố trên được mô phỏngtheo quá trình phân hủy bậc nhất, nitrat, phốt phát và DO có thể được mô phỏng chi tiết ở bậccao hơn

Yêu cầu dữ liệu của mô hình như sau:

+ Dữ liệu về lưu lượng và các thông số thủy lực

+ Điều kiện ban đầu

+ Các hệ số tốc độ phản ứng

+ Dữ liệu khí hậu cục bộ để tính toán cân bằng nhiệt

+ Thông số tốc độ của tất cả các phản ứng sinh học và hóa học

Ưu điểm chính của mô hình QUAL2E là: Có nhiều tài liệu hướng dẫn cơ sở lý thuyết rõràng dễ hiểu Có thể tải miễn phí từ trang web Đòi hỏi ít dữ liệu để mô phỏng trầm tích và chỉđòi hỏi một số đại lượng về thủy lực

Mô hình QUAL2E cải tiến và QUAL2E-UNCAS là các mô hình chất lượng nước mộtchiều (dọc theo dòng chảy của sông), có giả thiết là dòng chảy ổn định (thủy lực ở trạng thái ổnđịnh), nhưng cho phép mô phỏng sự thay đổi về nhiệt độ

hoặc quá trình quang hợp và hô hấp của tảo QUAL2E mô phỏng một hệ thống các đoạn sôngđộc lập, không giống nhau tạo thành một nhánh sông Ảnh hưởng của sự lấy nước từ sông, sự

có mặt của các nhánh sông, hợp lưu đều được mô phỏng Các biến số chất lượng nước được

mô phỏng bao gồm các hợp chất bảo toàn, nhiệt độ, vi khuẩn, BOD, DO, ammonia; nitrit,nitrat, và nitơ hữu cơ, phosphate và photphat hữu cơ, và tảo QUAL2E được sử dụng rộng rãi

để tính tải lượng cực đại ngày và cho việc xác định hạn ngạch xả thải ở Mỹ và nhiều nướckhác Phần mềm có tuổi thọ ứng dụng nhiều năm và là một công cụ phân tích hiệu quả Phiênbản 3 của QUAL2E lồng ghép nhiều phương pháp phân tích tính không chắc chắn, điều nàyhữu ích cho công tác đánh giá rủi ro Do QUAL2E được coi là mô hình tính toán được sử dụngrộng rãi nhất để tính toán và dự báo ảnh hưởng của các chất thải thông thường trong sông suối,người ta thường dùng nó như là mô hình tham khảo để so sánh các mô hình khác nhau

QUAL2K (hay Q2K) được hiện đại hóa từ mô hình QUAL2E theo một khía cạnh sau:

+ Tác nghiệp trong môi trường Microsoft Windows, lập trình trên ngôn ngữ Visual Basic; sửdụng giao diện đồ họa

+ Sử dụng các đoạn chia không bằng nhau tùy thuộc vào nguồn thải nhiều hay ít+ Tính 2 dạng BOD ô xi hóa chậm và nhanh carbonat để thể hiện carbon hữu cơ, tính đến quátrình khử nitrat, thể hiện tương tác ẩn nước-trầm tích, mô phỏng hiện ảnh hưởng của tảo sốngđáy,…

d Mô hình MIKE 11

Mô hình thủy lực MIKE11 do Viện Thuỷ Lực Đan Mạch (DHI) xây dựng và đượcchuyển giao trong khuôn khổ dự án nâng cao năng lực các Viện ngành nước Các mô đun được

sử dụng bao gồm:

- Mô đun thủy lực (HD)

- Mô đun mưa dòng chảy (NAM)

- Mô đun tải khuyếch tán (AD)

- Mô đun chất lượng nước (ECOLAB)

Mô đun mô hình thuỷ động lực (HD) là phần trung tâm của hệ thống mô hình MIKE 11

và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô đun bao gồm: dự báo lũ, tải khuyếch tán, chất lượngnước và các mô đun vận chuyển bùn cát Mô đun thuỷ lực trong MIKE 11 giải các phươngtrình tổng hợp theo phương dòng chảy để đảm bảo tính liên tục và bảo toàn động lượng (hệphương trình Saint Venant)

Ngoài ra còn có một số mô hình khác như HEC-RAS, WASP, DELTA…Nói chung, tất

cả các mô hình đều được xây dựng dựa trên phương trình Saint-Venant đối với dòng chảy vàphương trình đối lưu – khuếch tán đối với các chất ô nhiễm Các mô hình đơn giản dựa trênnguyên tắc bảo tồn khối lượng

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Các đoạn sông trên toàn bộ lưu vực sông Cầu, trọng tâm đánh giá sức chịu tải đoạn sông Cầuchảy qua tỉnh Bắc Ninh

 Tổng quan khu vực nghiên cứuLưu vực sông Cầu

Sông Cầu là con sông quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình, là một trongnhững lưu vực sông (LVS) lớn ở Việt Nam Sông Cầu có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng vàphong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển kinh tế- xã hội của các tỉnh nằm tronglưu vực của nó Sông Cầu cung cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp, cung cấp nước tưới,phục vụ thủy điện, phục vụ giao thông, khai thác lòng sông [8]

Diện tích lưu vực sông Cầu khoảng 6.030 km2 Lưu vực sông bao gồm toàn bộ tỉnh TháiNguyên và một phần của các tỉnh Bắc Kạn, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh và Hải Dương.Sông Cầu bắt nguồn từ núi Vân Ôn, với độ cao 1.527 mét về phía đông nam của dãy Pia-bi-oc

ở tỉnh Bắc Kạn Chiều dài sông Cầu là 288 km Sông Cầu chảy qua Bắc Kạn, Thái Nguyên,Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dương (Hình 2.1) Mật độ mạng lưới sông dao động từ 0,7 - 1,2km/km2 Các nhánh chính bao gồm sông Chợ Chu, sông Nghinh Tường, sông Đu, sông Công,sông Cà Lồ, sông Ngũ Huyện Khê và sông Tào Khê Có 68 con sông và suối chiều dài trên 9,0

km và tổng chiều dài sông suối khoảng 1.602 km Các nhánh sông chính của lưu vực sông Cầubao gồm sông Cầu, sông Công, sông Cà Lô, sông Ngũ Huyện Khê, sông Nghinh Tường, sông

Đu, sông Chợ Chu, sông Thiếp

Lưu vực sông Cầu có dạng trải dài từ Bắc xuống Nam Thung lũng phia thượng lưu vàtrung lưu nằm giữa hai cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn

– Yên Lạc Phần thượng lưu sông Cầu chảy theo hướng Bắc Nam, độ cao trung bình

đạt tới 300 – 400 m, lòng sông hẹp và rất dốc, nhiều thác ghềnh và có hệ số uốn khúc lớn(>2,0), độ rộng trung bình trong mùa cạn khoảng 50 đến 60 m, 80 – 100 m trong mùa lũ, độdốc khoảng >0.1% Phần trung lưu từ Chợ Mới, sông Cầu chạy theo hướng Tây Bắc – ĐôngNam trên một đoạn khá dài sau đó trở lại hướng cũ cho tới Thái Nguyên Đoạn này địa hình đãthấp xuống đáng kể, lòng sông mở rộng độ dốc càng giảm chỉ còn khoảng 0,05 %, độ uốn khúcvẫn cao [11].

Hạ lưu sông Cầu được tính từ Thác Huống đến Phả Lại, từ đây hướng chảy chủ đạo làTây Bắc – Đông Nam, địa hình có độ cao trung bình 10 – 20 m, lòng sông rất rộng 70 đến 150

m và độ dốc giảm đáng kể, chỉ còn khoảng 0,01 %

Hình 2.1 Lưu vực sông Cầu

Mật độ sông suối trong lưu vực sông Cầu thuộc loại cao: 0,95-1,2km/km2 Tổng

chiều dài phụ lưu có chiều dài lớn hơn 10km là 1.602 km [11]

a Đặc điểm khí hậu và thủy văn

Khí hậu lưu vực sông Cầu có đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm,

có mùa đông khá lạnh, mùa hè nóng, mưa nhiều

Nhiệt độ phân hóa mạnh mẽ trong toàn lưu vực Vùng thấp (dưới 100m) nhiệt độ trungbình năm vào khoảng 22,5 – 230C, vùng có độ cao đến 500 m nhiệt độ trung bình năm vàokhoảng 200C, vùng cao trên 1000 m, nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 17,5 – 180C Nhiệt

độ cao nhất trong lưu vực đạt đến 400C (tại Hiệp Hòa- Bắc Giang), còn thấp nhất là – 100C (tạiBắc Kạn)

Lưu vực sông Cầu có lượng mưa khá lớn, lượng mưa hàng năm vào khoảng từ1.500 – 2.700 mm Trong lưu vực tồn tại một trung tâm mưa lớn đó là Tam Đảo ở đây lượngmưa hằng năm có thể đạt đến 3.000 mm Vùng mưa này kéo dài sang phía Đông qua thành phốThái Nguyên với lượng mưa vượt quá 2.000 mm [8]

Thủy văn: Dòng chảy trên lưu vực sông Cầu khá đồng đều Chế độ dòng chảy của sông Cầuphân biệt rõ rệt là mùa lũ và mùa cạn Mùa lũ thường bắt đầu vào tháng 5 – 10 nhưng khôngkết thúc đồng đều trên toàn bộ lưu vực, thông thường trong khoảng thời gian tháng 9 (nhữngnơi kết thúc sớm) và tháng 10 (những nơi muộn hơn: sông Đu và sông Công) Lượng dòngchảy mùa lũ cũng không vượt quá 80 – 85 % lượng nước cả năm Trong thời gian lũ, các tháng

có lượng dòng chảy lớn nhất là 7, 8, 9, lượng dòng chảy chiếm hơn 50% lượng dòng chảy cảnăm Mùa cạn kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4, lượng dòng chảy chiếm khoảng 18 – 20%lượng dòng chảy cả năm Ba tháng cạn nhất là 1, 2, 3 dòng chảy chỉ chiếm 5, 6 – 7, 8% [8]

b Đặc điểm kinh tế xã hội

Tổng dân số của 4 tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh thuộc lưu vựcsông Cầu năm 2016 khoảng 4 – 5 triêụ người Trong đó dân số nông thôn chiếm chủ yếu Vùngnúi thấp và trung du là khu vực có mật độ dân cư thấp nhất trong lưu vực, chiếm khoảng 63 %diện tích toàn lưu vực nhưng dân số chỉ chiếm khoảng 15% dân số lưu vực Mật độ dân số cao

ở khu vực trung tâm và khu vực đồng bằng

Thành phần dân cư đa dạng có sự đan xen của 8 dân tộc anh em: Kinh, Tày, Nùng, SánDìu, Mông, Sán Chay, Hoa Dao trong đó người kinh chiếm đa số

Dân số của các tỉnh sống trong lưu vực chủ yếu ở các huyện thị như sau:

2 Tỉnh Bắc Ninh bao gồm: T.P Bắc Ninh và 4 huyện Từ Sơn, Yên Phong, Tiên

6 Tỉnh Vĩnh Phúc: TP Vĩnh Yên, TX Phúc Yên, và 6 huyện là Bình Xuyên,

Mê Linh, Tam Đảo, Tam Dương, Vĩnh Tường và huyện Yên Lạc

7 Thành phố Hà Nội: Tập trung ở 3 huyện Mê Linh, Đông Anh và Sóc Sơn,tổng cộng khoảng 800 nghìn người

c Vai trò của sông Cầu đối với đời sống kinh tế - xã hội trong lưu vực

Lưu vực sông Cầu là một trong các LVS lớn ở Việt Nam Sông Cầu đã làm nên nét vănhóa đặc trưng của vùng trung du miền núi và đồng bằng Bắc Bộ, là con sông quan trọng trong

hệ thống sông Thái Bình và là huyết mạch giao thông đường thủy gắn kết kinh tế - văn hóagiữa các địa phương Lưu vực sông Cầu hằng năm cung cấp hàng trăm triệu mét khối nước đểphục vụ sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân và có chức năng giữ cân bằng hệ sinh thái

và cảnh quan thiên nhiên toàn khu vực

Theo đánh giá của Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Cầu với chiều dài gần 300

km và diện tích hơn 6000 km2, tổng lượng nước hằng năm khoảng 4,5 tỷ m3 Sông cung cấpnước cho tưới tiêu, cho sinh hoạt, cho hoạt động sản xuất công nghiệp, hoạt động nuôi trồngthủy sản [6]

Sông Cầu là nơi tiếp nhận, chuyển tải chất thải từ các hoạt động của con người Ngoài rasông Cầu có vai trò phục vụ giao thông thủy, tham gia vào chu trình nước tự nhiên, duy trì hệsinh thái lành mạnh

Hiện nay khu vực sông Cầu đang trong quá trình phát triển kinh tế, với nhiều ngànhnghề đa dạng thuộc hầu hết mọi lĩnh vực sản xuất hiện nay trong nước Vì thế cùng với xu thếphát triển kinh tế - xã hội của cả nước Các tỉnh thuộc LVS Cầu trong quá trình phát triển nhằmtiến tới một cơ cấu kinh tế năng động hiệu quả, đã đẩy nhanh tốc độ phát triển các ngành kinh

tế được coi là thế mạnh, mũi nhọn của tỉnh Tuy nhiên cùng với sự phát triển nhanh về kinh tếlại kèm theo các vấn đề môi trường Theo các kết quả nghiên cứu và kết quả quan trắc định kỳcho thấy chất lượng nước sông Cầu đã bị suy giảm, nhiều nơi đã bị ô nhiễm nghiêm trọng, nhất

là các đoạn sông chảy qua các đô thị, khu công nghiệp và các làng nghề [6]

Phân chia tiểu lưu vực và vùng nghiên cứu

Phân chia tiểu lưu vực

Lưu vực sông Cầu (lưu vực sông Cầu và các phụ lưu của nó) ở tỉnh TháiNguyên, Bắc Giang và Bắc Ninh được mô tả trong Hình 2.2 Phân chia tiểu lưu vực trong lưu vực sông Cầu thu được từ mô hình SWAT dựa trên bản đồ DEM của USGS độ phân giải 1-arc [25] Các tiểu lưu vực, được sử dụng như là mộtđơn vị phân tích tải lượng ô nhiễm, mô hình mô phỏng chất lượng nước và dòngchảy [25] Số lượng tiểu lưu vực được xác định dựa trên chi tiết của số thu thậpđược, số liệu càng chi tiết thì số tiểu lưu vực cần nhiều hơn để nâng cao độ chínhxác trong tính toán

Hình 2.2 Khu vực nghiên cứu và các tiểu lưu vực của LVS Cầu

 Khu vực nghiên cứu

Tỉnh Bắc Ninh là tỉnh có diện tích nhỏ nhất Việt Nam (823,1 km2) (dân số1.179.539 người) [12] thuộc Đồng bằng sông Hồng và nằm trên vùng kinh tế trọng điểm Bắc

bộ Bắc Ninh tiếp giáp với vùng trung du Bắc bộ tại tỉnh Bắc Giang Thành phố Bắc Ninh nằmcách trung tâm Hà Nội 30 km về phía đông bắc Tỉnh Bắc Ninh phía tây và tây nam giáp thủ đô

Hà Nội, phía bắc giáp tỉnh Bắc Giang, phía đông và đông nam giáp tỉnh Hải Dương, phía nam

giáp tỉnh Hưng Yên Trong quy hoạch xây dựng, tỉnh này thuộc vùng Thủ đô Ngoài ra, BắcNinh còn nằm trên 2 hành lang kinh tế Côn Minh - Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng - QuảngNinh và Nam Ninh - Lạng Sơn - Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Là một trong các tỉnh cótốc độ phát triển kinh tế xã hội cao, GDP bình quân đầu người Thành phố Bắc Ninh năm 2016đạt 5.650 USD/năm [12]

Tỉnh Bắc Ninh nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ nên địa hình của tỉnh khá bằngphẳng, có hướng dốc chủ yếu từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, được thể hiện qua cácdòng chảy nước mặt đổ về sông Cầu, sông Đuống và sông Thái Bình Mức độ chênh lệch địahình trên toàn tỉnh không lớn Vùng đồng bằng chiếm phần lớn diện tích toàn tỉnh có độ caophổ biến từ 3 – 7 m so với mực nước biển và một số vùng thấp trũng ven đê thuộc các huyệnGia Bình, Lương Tài, Quế Võ Địa hình trung du đồi núi chiếm tỷ lệ rất nhỏ khoảng (0,53%)

so với tổng diện tích tự nhiên toàn tỉnh được phân bố rải rác thuộc thành phố Bắc Ninh, thị xã

Từ Sơn, huyện Quế Võ, các đỉnh núi có độ cao phổ biến từ 60 – 100 m, đỉnh cao nhất là núiBàn Cờ (thành phố Bắc Ninh) cao 171 m, tiến đến là núi Bu (huyện Quế Võ) cao 103 m, núiPhật Tích (huyện Tiên Du) cao 84 m và núi Thiên Thai (huyện Gia Bình) cao 71 m [12]

Mạng lưới sông ngòi thuộc tỉnh Bắc Ninh khá dày đặc, mật độ khá cao từ 1,0– 1,2 km/km2 với 3 hệ thống sông lớn chảy qua gồm sông Đuống, sông Cầu, sôngThái Bình

Sông Đuống có chiều dài 67 km trong đó 42 km nằm trên phạm vi tỉnh Bắc Ninh, tổnglượng nước bình quân năm là 31,6 tỷ m3 Tại Bến Hồ, mực nước cao

nhất ghi lại là 9,7 m, mực nước thấp nhất tại đây là 0,07 m; Lưu lượng dòng chảy vào mùamưa là 3053,7 m3/s và mùa khô là 728 m3/s [26].

Sông Cầu: Có tổng chiều dài là 288km, trong đó đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dàikhoảng 77 km và đồng thời là ranh giới tỉnh giữa Bắc Ninh với Bắc Giang, có tổng lưu lượngnước hàng năm khoảng 5 tỷ m3 Tại Đáp Cầu, mực nước cao nhất ghi được là 7,84 m, mựcnước thấp nhất là âm 0,19 m Lưu lượng dòng chảy vào mùa mưa là khoảng 1288,5 m3/s vàvào mùa khô là 52,74 m3/s [26]

Sông Thái Bình: Thuộc hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình, sông có chiều dàikhoảng 93 km trong đó đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dài 16 km, có tổng lưu lượng nước hàngnăm khoảng 35,95 tỷ m3 Do phần lớn lưu vực sông bắt nguồn từ các vùng đồi trọc miền ĐôngBắc, đất đai bị xói mòn nhiều nên hàm lượng phù sa lớn Mặt khác, với đặc điểm lòng sôngrộng, độ dốc thấp và đáy nông nên sông Thái Bình là một trong những sông có lượng phù sabồi đắp nhiều nhất Tại trạm thủy văn Cát Khê, lưu lượng dòng chảy vào mùa mưa là khoảng2224,71 m3/s và vào mùa khô là 336,45 m3/s [26]

Ngoài ra trên địa bàn tỉnh còn có sông Cà Lồ nằm ở phía Tây của tỉnh, một phần củasông có chiều dài 6,5 km là đường ranh giới tỉnh giữa Bắc Ninh với thành phố Hà Nội và hệthống sông ngòi nội địa như sông Ngũ Huyện Khê, sông Dâu, sông Bội, sông Tào Khê, sôngĐồng Khởi, sông Đại Quảng Bình

Bắc Ninh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với bốn mùa khá rõ rệt, có mùađông lạnh, mùa hè nóng nực Nhiệt độ trung bình năm là 24,00C, nhiệt độ trung bình tháng caonhất là 29,40C (tháng 7), nhiệt độ trung bình thấp nhất là 17,40C (tháng 1) Sự chênh lệch nhiệt

độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 12,00C Độ ẩm tương đối trung bình của Bắc Ninhkhoảng 81%, độ chênh lệch về độ ẩm giữa các tháng không lớn, độ ẩm tương đối trung bìnhthấp nhất từ 72% đến 75% thường xảy ra từ tháng 10 đến tháng 12 trong năm [26]

Lượng mưa trung bình hàng năm tại Bắc Ninh khoảng 1500 mm nhưng phân bổ khôngđều trong năm Mùa mưa chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cảnăm Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau chỉ chiếm 20%

tổng lượng mưa trong năm Khu vực có lượng mưa trung bình lớn nhất thuộc thị xã Từ Sơn,huyện Yên Phong, huyện Tiên Du, còn khu vực có lượng mưa trung bình nhỏ nhất thuộc huyệnQuế Võ [26].

Tính đến năm 2017, quy mô kinh tế mở rộng mạnh, vị thế của Bắc Ninh ngày càng nângcao so với các tỉnh, thành phố trong cả nước Tổng sản phẩm (GRDP) năm 2017 chiếm 3,11%GDP cả nước, xếp thứ 4/63 tỉnh, thành phố; tốc độ tăng trưởng GRDP đạt 19.12 % (kế hoạch

đề ra tăng 9,0-9,2%) là tỉnh có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất Việt Nam năm 2017 [26] Cơ cấukinh tế tiếp tục chuyển dịch đúng hướng: khu vực công nghiệp - xây dựng chiếm 75,2%; dịch

vụ chiếm 21,8%; nông, lâm nghiệp và thuỷ sản chiếm 3,0%

Về môi trường, Bắc Ninh là tỉnh có nhiều làng nghề (62 làng nghề), chủ yếu trong cáclĩnh vực như đồ gỗ mỹ nghệ xuất khẩu, sản xuất giấy, gốm, sắt, thép tái chế, đúc đồng Cáclàng nghề đã góp phần rất lớn trong việc giải quyết công ăn việc làm cho nhân dân trong tỉnh(trên 72.000 lao động thường xuyên và trên 10.000 lao động thời vụ) Ô nhiễm môi trường làngnghề ở Bắc Ninh đang ở mức độ nghiêm trọng đặc biệt ở 4 làng nghề trọng điểm là giấy PhongKhê, sắt thép Đa Hội, nhôm Văn Môn, đồng Đại Bái Ngoài ra, một số công ty trong các khucông nghiệp cũng gây ô nhiễm như công ty Kingmo New Materials (Khu công nghiệp Tiên

Sơn) [26]Đoạn sông cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh là hạ nguồn của lưu vực sông Cầu bắt đầu từđiểm giao giữa sông Cà Lồ và sông Cầu đến điểm giao sông Cầu và sông Thái Bình dài khoảng

77 km chạy qua các huyện Từ Sơn, Tiên Du, Yên Phong, Quế Võ của tỉnh Bắc Ninh

Trong những năm gần đây tốc độ phát triển kinh tế của Tỉnh Bắc Ninh tăng mạnh Cáckhu công nghiệp, nhà máy công nghiệp, làng nghề, cơ sờ khai thác vật liệu xây dựng đượcxây dựng nhiều Chất thải từ các hoat động phát triển kinh tế gây suy giảm chất lượng nướcsông Cầu, đặc biệt là các làng nghề

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi về không gian: Nghiên cứu tiến hành trên toàn bộ lưu vực sông Cầu, sau đó đưa ra kếtquả đánh giá về đoạn sông Cầu chảy qua Tỉnh Bắc Ninh;