Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều (Luận án tiến sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM THÀNH NHƠN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU TẢI MÔI TRƯỜNG CỦA SÔNG PHÙ SA, DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA THỦY TRIỀU LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ NGÀNH: 944 03 03 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGs.Ts NGUYỄN HIẾU TRUNG CẦN THƠ - 2018 i LỜI CẢM TẠ Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Hiếu Trung; Phó Giáo sư, Tiến sĩ Văn Phạm Đăng Trí - Khoa Mơi Trường Tài ngun Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ, tận tình hướng dẫn, truyền đạt vốn kiến thức quý báu, kinh nghiệm thực tế suốt trình học tập trường, động viên góp ý chun mơn suốt trình học tập thực luận án tiến sĩ Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất q thầy giảng dạy, hướng dẫn học thuật cho suốt trình học tập bậc đại học, bậc cao học nghiên cứu sinh Chân thành cảm ơn tất quý Thầy - Cô Khoa Môi trường Tài nguyên Thiên nhiên, tất thầy cô trường Đại học Cần Thơ cung cấp kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian học tập tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành tốt luận án tiến sĩ Xin chân thành cảm ơn tất bạn sinh viên, học viên hỗ trợ cho trình thực nghiên cứu Cám ơn nhiều hỗ trợ Viện Thủy lực Đan Mạch, Cơng ty TNHH DHI Việt Nam Ơng Đặng Quang Thanh hỗ trợ quyền phần mềm MIKE modul (FM HD, FM MT, ECOLAB) để tơi thực nghiên cứu hồn thành tốt luận án tiến sĩ Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp bạn bè hết lòng động viên, giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận án Phạm Thành Nhơn ii TÓM LƯỢC Thành phố Cần Thơ nằm khu vực bồi tụ phù sa nhiều năm sơng Mê Kơng, có địa hình bằng phẳng đặc trưng địa hình đồng bằng Thành phố có hệ thống sơng ngòi, kênh rạch chằng chịt Trong Sơng Hậu sơng lớn với tổng chiều dài chảy qua thành phố 65 km Nguồn nước mặt sơng Hậu có vai trò quan trọng nuôi trồng thủy sản, phát triển thương mại, dịch vụ, phát triển công nghiệp, cung cấp nước vấn đề khác có liên quan đến phát triển kinh tế - xã hội toàn vùng Tây Nam Do đó, tăng cường nâng cao hiệu quản lý bảo vệ nguồn nước sông Hậu nhiệm vụ quan trọng, cấp thiết cho mục tiêu phát triển phát triển bền vững tương lai Phân vùng chất lượng nước nội dung quan trọng không quản lý môi trường mà có tầm quan trọng quy hoạch sử dụng tài nguyên nước cách hợp lý an toàn Nghiên cứu đánh giá khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Sông Hậu, đoạn từ phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ Qua đó, đề sách, giải pháp khuyến cáo công tác quản lý bảo vệ tài nguyên nước sông Hậu quan có thẩm quyền lập quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội, phát triển ngành cơng nghiệp,… Luận án trình bày thành chương với nội dung sau: Chương trình bày tính cấp thiết, mục tiêu, giả thiết câu hỏi nghiên cứu, ý nghĩa điểm nghiên cứu Chương trình bày tởng quan điều kiện tự nhiên “Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo, trầm tích; đặc điểm khí hậu, chế độ triều dòng chảy; chế độ ngập lũ, chế độ mặn”, chất lượng nước mặt “Tổng quan chất lượng nước, ảnh hưởng phát triển công nghiệp đến chất lượng nước mặt sông Hậu, kết quan trắc thông số đo nhanh trường tuyến sông Hậu kết phân tích thơng số hóa lý”, giới thiệu số mơ hình tốn, mơ hình chất lượng nước nghiên cứu ứng dụng giới, Việt Nam lựa chọn mô hình đánh giá thích hợp với khu vực nghiên cứu Chương mô tả chi tiết phương pháp áp dụng nghiên cứu Trên sở hệ thống hóa phương pháp lý luận thực tiễn Các bước quy trình thực theo phương pháp sau: (i) Xác định khả chịu tải qua phương pháp tính tốn tải lượng nhiễm tối đa chất nhiễm, tính tốn tải lượng nhiễm có sẵn nguồn nước tiếp nhận, tính tốn dự báo tởng tải lượng nguồn nhiễm thải sơng Hậu, tính tốn khả tiếp nhận nước thải, phương pháp thu thập số liệu thứ cấp, phương pháp thống kê iii phương pháp tiếp cận dựa nguyên tắc quản lý tích hợp lưu vực sơng phương pháp thực thi tính tải lượng thải ngày tối đa nước phát triển; (ii) phương pháp đo đạc đặc tính thủy lực địa mạo sơng Hậu bao gồm phương pháp đo vẽ bình đồ bình đồ lòng sơng, phương pháp đo đạc phương pháp xử lý số liệu; (iii) phương pháp mơ hình tốn Phương pháp thực mô đun thủy động lực, mô đun chuyển bùn cát, mô đun Ecolab “Mô đun chất lượng nước giải trình biến đổi sinh học hợp chất” mô đun tải - khuếch tán “Được dùng để mơ q trình truyền tải khuếch tán - biến đổi vật lý hợp chất”, thiết lập xây dựng mơ hình thủy lực, mơ hình chất lượng nước, xây dựng kịch dự báo đặc tính thủy lực, hình thái địa mạo đáy sơng kịch biến đởi khí hậu Bộ Tài nguyên Môi trường để mô diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Hậu theo xu phát triển kinh tế xã hội - kịch biến đởi khí hậu nước biển dâng Chương trình bày kết nghiên cứu luận án Nghiên cứu dự báo tổng tải lượng nguồn thải phân tán, nguồn thải điểm Trong đó, dự báo tổng tải lượng nguồn thải phân tán canh tác nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, nước mưa chảy tràn qua khu vực đô thị dịch vụ; dự báo tổng tải lượng nguồn thải điểm chủ yếu từ hoạt động khu công nghiệp theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội tỉnh vùng ĐBSCL như: Cần Thơ, An Giang, Đồng Tháp Vĩnh Long có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước sông Hậu; cho kết mối tương quan mực nước lưu lượng, cho kết phân tích địa mạo khu vực nghiên cứu; trình bày kết thiết lập, xây dựng đánh giá khả ứng dụng mơ hình tốn ba chiều - phần mền MIKE (các mô đun FM HD, FM MT Ecolab) Viện Thủy lực - Đan Mạch phát triển, cho kết mô đặc tính thủy lực, hình thái địa mạo sông Hậu; đánh giá chất lượng nước trạng, mô diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Hậu theo xu phát triển kinh tế - xã hội - kịch biến đởi khí hậu nước biển dâng, qua đánh giá khả làm khu vực nghiên cứu qua q trình biến đởi sinh học vật lý cho kết ứng dụng mơ hình tốn ba chiều thể qua kịch khác Chương trình bày kết luận nghiên cứu đạt theo mục tiêu đề trả lời câu hỏi nghiên cứu Giải mục tiêu chung nghiên cứu khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Đề nghị việc ứng dụng mơ hình tốn ba chiều để mơ đặc tính thủy lực diễn biến chất lượng nước cho sông phù sa vùng ĐBSCL iv ABSTRACT Can Tho City is located in the alluvial sediments of the Mekong River, which is characterized by the typical flat terrain of the plain The city has a great system of rivers and canals In there, Hau River is the largest river with the total length of 65 km Surface water sources of Hau River play an important role in aquaculture, trade and services development, industrial development, clean water supply and other issues related to socio-economic development of the entire southwestern region Therefore, enhancing and improving the effectiveness of management and protection of Hau river water resources is an important and urgent task for current development goal and sustainable development in the future Water quality zoning is not only an important part in environmental management but also has the important role safe and reasonable water use planning This study evaluated the load bearing capacity of the alluvial river environment under tidal influence in Hau River with the section from Vam Cong Ferry to Can Tho Bridge to formulate policies and recommended solutions for water resource in Hau River to authorities in the socio-economic and industry development planning, The thesis is divided into five chapters with the following contents: Chapter presents the urgency, objectives, hypotheses and research questions, implications, and new points of research Chapter presents an overview of natural conditions "Geographic location, terrain, topography features, geomorphology, sediment; climate characteristics, tidal regimes and flows; water flood regime, salinity regime”, surface water quality “ Overview of water quality, impacts of industrial development on surface water quality in Hau river, the results of monitoring the parameters of rapid measurement at the scene on Hau River and the results of physical and chemical parameters analysis", introducing some mathematical models and water quality models which have been studied and applied in the world, in Vietnam and selection the appropriate evaluation model for the study area Chapter describes in detail the applied methods in this study on the basis of systematizing theoretical and practical methods The steps in the process are carried out according to the following methods: (i) Determine the load capacity through the method of calculating the maximum pollutant load of the pollutant, calculating the available pollutant load in the receiving water source, calculating and forecasting the total amount of pollutant discharge to Hau river, calculating wastewater receiving capacity, secondary data collection method, statistical v method and approaches based on integrated river basin management principles and practical methods of calculating maximum daily discharge load in developed countries; (ii) methods of measurement of hydraulic and geomorphological characteristics of Hau River include the method of drawing plots and river charts, measurement and data processing methods;(iii) mathematical modeling This method is performed on hydrodynamic modules, sediment transfer modules, Ecolab module "Water quality modules addressing the biological transformation processes of compounds" and the load-diffusion module "Used to simulate diffusion transmission - the physical transformation of compounds", establish and build a hydraulic model, water quality model, develope scenarios for hydrological characteristics, morphology and geomorphology of river bed and climate change scenarios of Ministry of Natural Resources and Environment to simulate the water quality development in Hau River basin following the trend of socioeconomic development - scenarios of climate change and sea level rise Chapter presents the results of this thesis The study predicted Total discharge load of scattered waste, point source In particular, forecasting the total discharge load of dispersed sources for agriculture, aquaculture, navigation and rain water flows through urban areas and services; forecasting the total discharge load of major sources of waste from the operation of industrial zones according to the socio-economic development planning of the Mekong Delta provinces such as Can Tho, An Giang, Dong Thap and Vinh Long Directly affecting the water quality of Hau River; resulting in the correlation between water level and flow, results of geomorphological analysis of the study area; presenting of the results of the establishment, construction and evaluation of the application of the threedimensional mathematical model - The MIKE software package (FM HD, FM MT and Ecolab modules) developed by Danish Hydraulic Institute, giving the result of simulation of hydraulic, morphological and geomorphological characteristics of Hau River; evaluating the water quality in current situation, simulating the development of water quality in Hau river basin according to the socio-economic development trend, climate change scenarios and sea level rise scenarios, thereby, evaluating the cleaning capacity of the study area through the biological and physical transformation process and the resulting the application of the three-dimensional mathematical model expressed through different scenarios Chapter presents the conclusion of the research that have been achieved according to the objectives as well as the answers to the research questions Addressing the overall objective of the study of load capacity of river sediment vi environment, under the influence of the tide It is proposed to use a threedimensional mathematical model to simulate hydraulic properties and water quality in alluvial rivers of the Mekong Delta vii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận án hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận án cấp khác Cần Thơ, ngày 30 tháng năm 2018 Nghiên cứu sinh Phạm Thành Nhơn viii MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ i TÓM LƯỢC iii ABSTRACT v LỜI CAM ĐOAN viii MỤC LỤC .ix Danh sách bảng xiii Danh sách hình .xvii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .xxi Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Giới hạn nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học luận án 1.6.1 Về khoa học 1.6.2 Về thực tiễn 1.7 Những luận điểm khoa học nghiên cứu Chương 2: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 2.1.1 Vị trí địa lý 2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo, trầm tích 2.1.3 Đặc điểm khí hậu 2.1.4 Chế độ thủy triều dòng chảy 10 2.1.5 Chế độ ngập lũ 10 2.1.6 Chế độ ngập mặn 11 2.2 Chất lượng nước mặt vùng nghiên cứu 11 ix 2.2.1 Tổng quan chất lượng nước 11 2.2.2 Ảnh hưởng phát triển công nghiệp đến chất lượng nước mặt sông Hậu 11 2.2.3 Kết quan trắc thông số đo nhanh trường tuyến Sông Hậu Trung tâm Quan trắc môi trường -Tổng Cục Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường (2016) 14 2.2.4 Kết phân tích thơng số hóa lý Trung tâm Quan trắc môi trường -Tổng Cục Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường (năm 2016) 15 2.3 Mơ hình cho việc mơ lan truyền chất chiều sông 20 2.3.1 Tởng quan mơ hình chất lượng nước 20 2.3.2 Mơ hình mơ hình thành chất lượng nguồn nước 21 2.3.3 Một số mơ hình chất lượng nước 21 2.4 Kết nghiên cứu giới 25 2.5 Kết nghiên cứu Việt Nam 33 2.6 Lựa chọn mơ hình đánh giá thích hợp với khu vực nghiên cứu 41 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1 Phương pháp tính tốn khả chịu tải 44 3.1.1 Tính tốn tải lượng nhiễm tối đa chất ô nhiễm 44 3.1.2 Tính tốn tải lượng nhiễm có sẵn nguồn nước tiếp nhận 44 3.1.3 Phương pháp tính tốn dự báo tởng tải lượng nguồn ô nhiễm KCN thải sông Hậu 44 3.1.4 Tính tốn khả tiếp nhận nước thải 46 3.2 Phương pháp thống kê phương pháp tiếp cận dựa nguyên tắc quản lý tích hợp lưu vực sơng 46 3.3 Phương pháp đo đạc đặc tính thủy lực địa mạo Sông Hậu 47 3.3.1 Đo vẽ bình đồ bình đồ lòng sơng 47 3.3.2 Phương án đo đạc 47 3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 47 3.4 Phương pháp phân tích 48 3.5 Phương pháp mơ hình tốn 48 3.5.1 Mô đun HD (Hydrodynamics - Thủy động lực) 48 3.5.2 Mô đun chuyển bùn cát MT (Mud Transport Module) 49 x ... trả lời câu hỏi nghiên cứu Giải mục tiêu chung nghiên cứu khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Đề nghị việc ứng dụng mơ hình tốn ba chiều để mơ đặc tính thủy lực diễn... quy hoạch sử dụng tài nguyên nước cách hợp lý an toàn Nghiên cứu đánh giá khả chịu tải môi trường sông phù sa, ảnh hưởng thủy triều Sông Hậu, đoạn từ phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ Qua đó, đề... nhanh trường tuyến Sông Hậu Trung tâm Quan trắc môi trường -Tổng Cục Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường (2016) 14 2.2.4 Kết phân tích thơng số hóa lý Trung tâm Quan trắc môi trường