Ứng dụng phần mềm Hydrogis và Mike 21/3FM để phân tích, đánh giá môi trường nước sông cái, thành phố Nha Trang

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu phân tích dự báo diễn biến và đánh giá khả năng lan truyền các chất ô nhiễm trong môi trường nước sông Cái (Nha Trang). Tác giả đã sử dụng phần mềm HydroGis và Mike 21FM để mô phỏng chất lượng môi trường nước trong điều kiện hiện trạng cũng như dự báo diễn biến môi trường nước trong tương lai. Chất lượng môi trường nước tại vùng nghiên cứu tiếp tục suy giảm đáng báo động bởi các nguồn thải, vì các thông số chỉ thị ô nhiễm (BOD5, TSS, tổng N, tổng P) đều tăng qua từng thời kỳ, mặc dù mức tăng khác nhau nhưng trung bình từ 15% đến 35% qua từng giai đoạn 5 năm. Kết quả của bài báo là cơ sở tham khảo cho các nhà quản lý có thể đưa ra những biện pháp khả thi cho công tác kiểm tra, giám sát và lựa chọn các công trình xử lý nhằm giảm thiểu các nguồn gây ô nhiễm và cải thiện môi trường nước sông Cái hiện tại cũng như trong tương lai.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Sông Cái là một trong những con sông lớn chảy qua các huyện Khánh Vĩnh, Diên Khánh, và Tp.Nha Trang tỉnh Khánh Hòa, cung cấp nguồn nước ngọt phục vụ sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp cho toàn bộ lưu vực, góp phần quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Khánh Hòa. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, dưới áp lực phát triển mạnh mẽ của sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, khu dân cư tập trung và khai thác tài nguyên làm cho nguồn nước của con sông ngày càng ô nhiễm ảnh hưởng tới môi trường sống mà đặc biệt là vùng hạ du. 

Vì vậy, việc nghiên cứu, đề xuất các giải pháp bảo vệ, cải thiện chất lượng môi trường nước mang tính bền vững, có sự kết hợp hài hòa giữa các giải pháp công trình và phi công trình, có tính phù hợp cao là vô cùng quan trọng và cấp thiết không những trong thời điểm hiện tại mà cho cả các giai đoạn phát triển tiếp theo trong tương lai. Để giải quyết được vấn đề đặt ra, tác giả đã sử dụng phương pháp mô hình toán với độ tin cậy cao (phần mềm mềm HydroGis và Mike 21FM) mô phỏng biến đổi chất lượng nước trong sông dưới các tác nhân gây ô nhiễm. Dựa trên cơ sở vững chắc về mặt số liệu, phương pháp tiếp cận hợp lý, phương pháp tính toán khoa học tác giả đã đánh giá được những áp lực nhất định mà môi trường nước sẽ phải gánh chịu trong tương lai. Nguồn dữ liệu khảo sát về chất lượng nước trong hệ thống sông Cái Nha Trang của Viện Kỹ thuật Biển đã được sử dụng để làm số liệu đầu vào.

II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp mô hình toán sử dụng mô hình HydroGIS [1] để mô phỏng, tính toán lan truyền chất cho toàn bộ các nhánh sông suối của lưu vực sông Cái - Nha Trang. Riêng đoạn sông chảy qua Tp.Nha Trang do có đặc điểm chế độ thủy văn, dòng chảy và nguồn xả thải khá phức tạp, việc dùng mô hình HydroGIS (1D) kết hợp Mike 21FM (2D) [3] để mô phỏng, đánh giá diễn biến các thành phần chất lượng nước (CLN) là phù hợp, đáp ứng được yêu cầu tính toán đặt ra.

- Phương pháp điều tra thu thập

- Phương pháp chuyên gia

III. THIẾT LẬP MÔ HÌNH

3.1. Cơ sở dữ liệu (CSDL)

3.2. Hiệu chỉnh mô hình

3.3. Xây dựng các kịch bản (KB):

IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Diễn biến BOD5

Diễn biến TSS

Diễn biến tổng Nitơ

Diễn biến tổng Photpho

V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết quả tính toán đã cho thấy một bức tranh tổng thể về hiện trạng cũng như diễn biến chất lượng môi trường nước hiện nay và trong tương lai qua từng giai đoạn nhất định.

Kết quả thu được cho thấy môi trường nước tại vùng nghiên cứu tiếp tục bị tác động bởi các nguồn thải và suy giảm về chất lượng, vì các thông số chỉ thị đều tăng qua từng thời kỳ, mặc dù mức tăng khác nhau nhưng trung bình từ 15% đến 35% qua từng giai đoạn 5 năm. Bên cạnh đó, qua việc tính toán KB2 đã được nghiên cứu kỹ bởi nhóm thực hiện, thấy rằng nếu nguồn xả từ hoạt động sản xuất công nghiệp và nước thải sinh hoạt của người dân được kiểm soát tốt thì tình trạng ô nhiễm môi trường sẽ không quá nghiêm trọng trong tương lai.

Qua kết quả trên có thể thấy rằng, xét tổng thể chất lượng nước toàn bộ lưu vực sông Cái Nha Trang chưa đáng báo động trong hiện tại cũng như tương lai gần, bởi vì chúng nhanh chóng được pha loãng bởi lượng nước từ thượng nguồn cũng như triều biển Đông. Tuy nhiên, tại một số vị trí cục bộ như các cửa xả thải ở phường Xương Huân, khu vực sông Kim Bồng qua phường Phương Sơn, Phương Sài bị ô nhiễm, vượt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 08-2002. Là một thành phố du lịch, có sự yêu cầu cao về chất lượng môi trường, trong những thập niên tới đề nghị chính quyền và các ban, ngành địa phương cần nỗ lực trong công tác quản lý các nguồn xả thải cũng như làm tốt công tác kiểm tra, giám sát về môi trường tại địa phương và nhanh chóng đưa ra những giải pháp đồng bộ, nhất quán, đặc biệt đề cao sự kết hợp hài hòa giữa các nhóm giải pháp công trình và phi công trình nhằm đáp ứng được các yêu cầu như kịch bản KB2 đã đưa ra.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]  TS. Nguyễn Hữu Nhân, 2002. Giáo trình hướng dẫn sử dụng Hydrogis.

[2]  TS. Nguyễn Hữu Nhân, 2004. Nghiên cứu chế độ thủy lực sông Cái trên mô hình toán và mô hình vật lý.

[3]  Danish Hydraulics Institute, 2009. Giáo trình hướng dẫn Mike 21/3 FM.

Chi tiết bài báo xem tại đây: Ứng dụng phần mềm Hydrogis và Mike 21/3FM để phân tích, đánh giá môi trường nước sông cái, thành phố Nha Trang

Tác giả: ThS. Phan Mạnh Hùng, TS. Nguyễn Hữu Nhân, PGS.TS Lương Văn Thanh
Viện Kỹ thuật Biển

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI