Thạc Sĩ Nghiên cứu sự thay đổi chất lượng nước mặt khu vực nam sông hương khi tháo bỏ một số công trình cống

MỤC LỤC
Mục lục
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục hình
Danh mục bảng
MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 6
1.1. Khái quát về khu vực Nam sông Hương . 6
1.2. Dòng chảy và các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Hương 9
1.3. Chất lượng nước mặt tại khu vực Nam sông Hương . 13
1.4. Kết luận về chất lượng nước khu vực Nam sông Hương 30
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH THỦY LỰC VÀ CHẤT
LƯỢNG NƯỚC . 31
2.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình thủy lực . 32
2.2. Mô hình chất lượng nước . 36
CHƯƠNG 3. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM TRA MÔ HÌNH THỦY LỰC VÀ CHẤT
LƯỢNG NƯỚC . 43
3.1. Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình thủy lực . 43
3.2. Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình chất lượng nước . 51
3.3. Bộ thông số phục vụ cho mô phỏng chế độ thủy lực và chất lượng nước 59
CHƯƠNG 4. SỰ THAY ĐỔI CHẤT LƯỢNG NƯỚC NAM SÔNG HƯƠNG QUA
CÁC PHƯƠNG ÁN . 61
4.1. Các phương án và số liệu tính toán . 61
4.2. Kết quả tính toán và phân tích 63
4.3. Kết luận về sự thay đổi chất lượng nước theo từng phương án . 80
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ . 82
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 85
MỤC LỤC . 88
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Đánh giá và dự báo sự biến đổi quá trình thủy lực và chất lượng nước trên hệ
thống các sông khi xây dựng các công trình đang là xu thế chung của Việt Nam và
trên thế giới và với hệ thống sông Hương ở nước ta thì công việc này cũng không
ngoại lệ.
Sông Hương là sông chính của tỉnh Thừa Thiên Huế và đóng vai trò quan trọng
về kinh tế, xã hội và văn hóa của cả tỉnh Thừa Thiên Huế. Trong đó, khu vực Nam
sông Hương là một phần rất quan trọng của toàn lưu vực sông Hương và hiện nay
khu vực này đang phát triển nhanh chóng. Các khu dân cư, khu hành chính, kinh tế
đầu não đều tập trung ở đây và hiện nay khu vực này cũng chịu ảnh hưởng rất nhiều
bởi dòng chảy từ các con sông, đặc biệt là vào mùa lũ. Cùng với những khu vực
khác của hệ thống sông Hương, vấn đề trị thủy ở Nam sông Hương được quan tâm
từ rất lâu, thể hiện qua những công trình thủy lợi sớm được xây dựng từ những thế
kỷ trước như công trình đập Đá được xây dựng từ những năm đầu thế kỷ XX, cống
Phú Cam được xây dựng vào năm 1977 – 1978 [7], .các công trình cống đập này
có tác dụng điều tiết nước, giữ ngọt, ngăn mặn cho vùng Nam sông Hương và
chống lũ tiểu mãn, bảo vệ mùa màng. Tuy nhiên đi cùng với sự phát triển kinh tế –
xã hội, các công trình cống đập trên cũng gây một số bất lợi như ngăn cản dòng
chảy, ô nhiễm một số sông, kênh và tình trạng này đang trở nên nghiêm trọng.
Thêm vào đó là việc một số công trình thủy lợi lớn ở thượng nguồn sông Hương
như dự án thủy điện Hương Điền (2004 - 2009), dự án thủy điện Hương Điền (2006
– 2010), dự án hồ chứa nước Tả Trạch (2005 – 2013) [7] trên vùng thượng lưu
sông Hương đã và sắp hoàn thành và đi vào hoạt động. Ba công trình điều tiết nước
ở thượng nguồn cũng có chức năng điều tiết nước vào mùa lũ và mùa kiệt. Như vậy
vấn đề mới phát sinh ở lưu vực sông Hương là khi các công trình điều tiết nước ở
thượng nguồn đi vào hoạt động thì vai trò của các cống đập cũ có còn như trước hay
không? Nên tháo dỡ hay nên giữ lại? Dòng chảy và chất lượng nước sẽ ra sao khi
tháo dỡ các công trình này?
2
Các vấn đề đặt ra ở trên cần được cân nhắc tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo tốt sự
cân bằng về số lượng và chất lượng nước cho hệ thống sông Hương nói chung và
khu vực Nam sông Hương nói riêng trong quá trình quy hoạch và phát triển kinh tế.
Do đó nội dung nghiên cứu sự thay đổi chất lượng nước mặt Nam sông Hương khi
tháo bỏ một số công trình cống đập là mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài này.
Tổng quan nghiên cứu về chất lượng nước sông Hương
Từ năm 1993 đến nay (2010), có khá nhiều đề tài nghiên cứu về chất lượng nước
của hệ thống sông Hương, trong đó có đề cập đến chất lượng nước tại các chi lưu
phía Nam của sông Hương. Các đề tài nghiên cứu liên quan nhiều nhất như sau:
1)“Quy hoạch tổng thể về việc cung cấp và phân phối nước của thành phố Huế”,
báo cáo của công ty Cấp thoát nước Huế, 09/1993 [17].
2)“Báo cáo Điều tra, đánh giá chất lượng nước ở một số vùng trọng điểm thuộc
thành phố Huế và vùng phụ cận”, báo cáo này thuộc dự án “ Điều tra, đánh giá hiện
trạng môi trường đô thị và vùng phụ cận và xây dựng biện pháp phòng chống ô
nhiễm thành phố có quần thể di tích văn hóa thế giới”, đây là báo cáo do sở Khoa
học Công nghệ và Môi trường Thừa Thiên Huế chủ trì, 1996 [17]
3)“Báo cáo đánh giá tác động môi trường của hồ chứa Tả Trạch đối với vùng hạ
lưu”, được tiến hành vào năm 2001-2002 [10].
4) Báo cáo “Quy hoạch chỉnh trị ổn định sông Hương (Đoạn từ hạ lưu hồ Tả Trạch
đến cuối hạ lưu sông Hương”, Báo cáo tổng kết dự án, Viện Khoa học Thủy lợi
Miền Nam, 2004 [10].
Ngoài ra năm 2006-2007, UBND tỉnh Thừa Thiên Huế đã chỉ đạo các ngành
nghiên cứu lập Chiến lược phát triển nguồn nước và quản lý tổng hợp các lưu vực
sông và Quy hoạch tổng thể thủy lợi tỉnh đến 2015 và tầm nhìn đến năm 2020 [7].
Trường Đại học Khoa học Huế cũng đã có những nghiên cứu về chất lượng nước,
môi trường sinh thái, đa dạng sinh học trên hệ thống sông Hương và đầm phá
Tam Giang - Cầu Hai qua các dự án Đầm phá, dự án Việt Nam - Hà Lan và các đề
tài nghiên cứu cơ bản cấp bộ từ năm 1998 đến nay như “Báo cáo kết quả quan trắc
hàng năm thuộc chương trình quan trắc chất lượng nước sông Hương” do Viện Tài
3
nguyên Môi trường và Công nghệ Sinh học kết hợp với khoa Hóa trường Đại học
Khoa học Huế thực hiện [1].
Riêng về chất lượng nước mặt của khu vực Nam sông Hương cũng được đề cập
đền trong bài báo “Kết quả quan trắc, đánh giá chất lượng nước sông Như Ý vào
mùa khô” được đăng trên tạp chí khoa học, của trường đại học Huế, số 45, 2008 do
tác giả Lê Văn Thăng, Lê Văn Tuấn thực hiện [12].
Như vậy, những đề tài kể trên cho thấy chất lượng nước sông Hương là một vấn
đề được rất nhiều người quan tâm và được đầu tư nghiên cứu rất nhiều. Tuy nhiên
các đề tài này chủ yếu đề cập đến hiện trạng chất lượng nước qua các kết quả quan
trắc thực tế chứ chưa đi sâu nghiên cứu nguyên nhân dẫn đến hiện trạng chất lượng
nước mà trong đó sự ảnh hưởng của các công trình cống đập là một nguyên nhân
quan trọng.
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu sự thay đổi của chất lượng nước khi tháo bỏ một số công trình cống
đập trong khu vực Nam sông Hương trong trường hợp có sự điều tiết lưu lượng của
3 hồ chứa ở thượng nguồn trong tương lai.
Mục tiêu nghiên cứu
Tính toán sự thay đổi chất lượng nước mặt trong trường hợp tháo dỡ một số
cống đập thuộc khu vực Nam sông Hương khi ba hồ trên thượng nguồn đi vào hoạt
động. Từ đó thấy được sự ảnh hưởng của các công trình cống đập đến chất lượng
nước của Nam sông Hương để có một số giải pháp tháo bỏ hợp lý nhằm cải thiện
chất lượng nước mặt của khu vực này.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
– Đối tượng nghiên cứu là chất lượng nước mặt trên lưu vực Nam sông Hương.
– Phạm vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu đến sự thay đổi chất lượng nước mặt
qua mặt dòng chảy và hai thông số chất lượng nước DO và BOD5 vào mùa kiệt khi
có cả ba hồ ở thượng nguồn tham gia điều tiết nước. Không xét đến các vấn đề về lũ
và các quá trình bồi xói xảy ra trước và sau khi tháo bỏ cồng đập.
4
Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu được thống kê qua các bước sau:
1) Thu thập số liệu về điều kiện kinh tế - xã hội, các yếu tố khí tượng - thủy văn,
các cống, đập trên khu vực nghiên cứu. Thu thập số liệu về mẫu đã phân tích về
chất lượng nước tại thời điểm mùa lũ và mùa kiệt trên hệ thống sông Hương. Phân
tích các tài liệu, số liệu trên để xác định các vấn đề nghiên cứu cải thiện chất lượng
nước mặt Nam sông Hương.
2) Xây dựng bản đồ về dòng chảy, vị trí các cống đập, vị trí lấy mẫu để phục vụ
cho quá trình chạy mô hình, phân tích kết quả và đề xuất ý kiến.
3) Ứng dụng mô hình thủy lực và lan truyền chất (sử dụng mô hình Mike) để tính
toán diễn biến chất lượng nước mặt trước và sau khi tháo dỡ một số cống đập trên
vùng Nam sông Hương khi có sự tham gia điều tiết lưu lượng của các hồ chứa ở
thượng nguồn.
4) Phân tích, đánh giá kết quả và đề xuất ý kiến hướng đến đảm bảo chất lượng
nước mặt vùng Nam sông Hương qua việc tháo dỡ cống đập.
Các phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu
– Phương pháp nghiên cứu, tiếp cận cơ sở lý thuyết về bản chất vật lý của dòng
chảy và lan truyền chất
– Phương pháp thu thập, thống kê và tổng hợp tài liệu
+ Thu thập, thống kê các số liệu từ việc quan trắc và đo đạc các yếu tố địa hình,
các đặc trưng khí tượng thủy văn, thủy lực.
+ Thu thập và tổng hợp các tài liệu nghiên cứu trước đây về điều kiện tự nhiên,
xã hội và kết quả nhiên cứu về thủy lực, môi trường nước của lưu vực Nam sông
Hương.
+ Thu thập các số liệu quan trắc về các thông số môi trường nền và các thông số
chất lượng nước qua các năm như 1995, 1996, 2008 và mới nhất là năm 2009.
– Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa và phương pháp phân tích
Khảo sát thực tế hiện trạng tại một số cống đập và chất lượng nước tại một số
đoạn sông vào mùa kiệt (tháng 6 năm 2010).
5
– Phương pháp bản đồ và GIS: Phương pháp này được sử dụng phục vụ cho việc
thiết lập các bản đồ về khu vực nghiên cứu, bản đồ vị trí quan trắc chất lượng nước,
bản đồ vị trí các cống đập và phục vụ cho trình bày kết quả nghiên cứu.
– Phương pháp mô hình hóa: Ứng dụng mô hình thủy lực, mô hình lan truyền
chất và mô hình sinh thái trong tính toán mô phỏng sự thay đổi chế độ thủy lực và
chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu.
Ý nghĩa khoa học
Bằng phương pháp sử dụng mô hình toán để mô hình hóa dòng môi trường
nước mặt tại khu vực cụ thể là Nam sông Hương, đề tài sẽ minh chứng được sự ảnh
hưởng của các công trình thủy trên sông đến môi trường nước mặt Nam sông
Hương nhằm có những biện pháp tháo dỡ thích hợp phục vụ việc cải thiện chất
lượng nước mặt của khu vực này.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu trong đề tài sẽ là một cơ sở khoa học để góp phần giúp các
nhà quy hoạch, các nhà quản lý của tỉnh Thừa Thiên Huế đưa ra quyết định tháo bỏ
hay giữ nguyên các cống đập ở hạ du sông Hương. Đây là một vấn đề mà trong thực
tế đã và đang được đặt ra và sẽ có phương án giải quyết trong thời gian sắp tới.
Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận - kiến nghị, luận văn gồm 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan nghiên cứu.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết của mô hình thủy lực và chất lượng nước.
Chương 3: Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình thủy lực và chất lượng nước.
Chương 4: Sự thay đổi chất lượng nước Nam sông Hương qua các phương án.