Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường sông Hậu dưới ảnh hưởng thủy triều - Phạm Thành Nhơn

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. NGUYỄN HIẾU TRUNG CẦN THƠ - 2018 i LỜI CẢM TẠ Tác giả xin được chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến người hướng dẫn khoa học Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Hiếu Trung; Phó Giáo sư, Tiến sĩ Văn Phạm Đăng Trí - Khoa Môi Trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ, đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt vốn kiến thức quý báu, những kinh nghiệm thực tế trong suốt quá trình học tập tại trường, động viên và góp ý về chuyên môn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án tiến sĩ. Xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất cả quí thầy cô đã giảng dạy, hướng dẫn học thuật cho tôi trong suốt quá trình học tập ở bậc đại học, bậc cao học và nghiên cứu sinh. Chân thành cảm ơn tất cả quý Thầy - Cô Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, cùng tất cả các thầy cô trường Đại học Cần Thơ đã cung cấp kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập và đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành tốt luận án tiến sĩ.

Xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn sinh viên, học viên đã hỗ trợ cho tôi trong quá trình thực hiện các nghiên cứu. Cám ơn rất nhiều về sự hỗ trợ của Viện Thủy lực Đan Mạch, Công ty TNHH DHI Việt Nam và Ông Đặng Quang Thanh đã hỗ trợ bản quyền của bộ phần mềm MIKE 3 các modul (FM HD, FM MT, và ECOLAB) để tôi thực hiện nghiên cứu và hoàn thành tốt luận án tiến sĩ. Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã hết lòng động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án. Phạm Thành Nhơn ii TÓM LƯỢC Thành phố Cần Thơ nằm ở khu vực bồi tụ phù sa nhiều năm của sông Mê Kông, có địa hình bằng phẳng đặc trưng của địa hình đồng bằng.

Thành phố có hệ thống sông ngòi, kênh rạch chằng chịt. Trong đó Sông Hậu là sông lớn nhất với tổng chiều dài chảy qua thành phố là 65 km. Nguồn nước mặt sông Hậu có vai trò quan trọng đối với nuôi trồng thủy sản, phát triển thương mại, dịch vụ, phát triển công nghiệp, cung cấp nước sạch và các vấn đề khác có liên quan đến phát triển kinh tế - xã hội toàn vùng Tây Nam bộ. Do đó, tăng cường và nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ nguồn nước sông Hậu là một nhiệm vụ quan trọng, cấp thiết cho mục tiêu phát triển hiện tại và phát triển bền vững trong tương lai.

Phân vùng chất lượng nước là nội dung quan trọng không chỉ trong quản lý môi trường mà còn có tầm quan trọng trong quy hoạch sử dụng tài nguyên nước một cách hợp lý và an toàn. Nghiên cứu này đã đánh giá được khả năng chịu tải môi trường sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều tại Sông Hậu, đoạn từ phà Vàm Cống đến Cầu Cần Thơ. Qua đó, đề ra những chính sách, giải pháp khuyến cáo về công tác quản lý và bảo vệ tài nguyên nước ở sông Hậu đối với các cơ quan có thẩm quyền trong lập quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội, phát triển ngành công nghiệp,… Luận án được trình bày thành 5 chương với các nội dung như sau: Chương 1 trình bày tính cấp thiết, mục tiêu, giả thiết và câu hỏi nghiên cứu, ý nghĩa và các điểm mới của nghiên cứu. Chương 2 trình bày tổng quan về điều kiện tự nhiên “Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo, trầm tích; đặc điểm khí hậu, chế độ triều và dòng chảy; chế độ ngập lũ, chế độ mặn”, chất lượng nước mặt “Tổng quan về chất lượng nước, ảnh hưởng của phát triển công nghiệp đến chất lượng nước mặt sông Hậu, kết quả quan trắc các thông số đo nhanh tại hiện trường trên tuyến sông Hậu và kết quả phân tích các thông số hóa lý”, giới thiệu một số mô hình toán, mô hình chất lượng nước đã được nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới, ở Việt Nam và lựa chọn mô hình đánh giá thích hợp với khu vực nghiên cứu.

Chương 3 mô tả chi tiết các phương pháp được áp dụng trong nghiên cứu này. Trên cơ sở hệ thống hóa các phương pháp lý luận và thực tiễn. Các bước trong quy trình được thực hiện theo các phương pháp như sau: (i) Xác định khả năng chịu tải qua phương pháp tính toán tải lượng ô nhiễm tối đa của chất ô nhiễm, tính toán tải lượng ô nhiễm có sẵn trong nguồn nước tiếp nhận, tính toán và dự báo tổng tải lượng nguồn ô nhiễm thải ra sông Hậu, tính toán khả năng tiếp nhận nước thải, phương pháp thu thập số liệu thứ cấp, phương pháp thống kê và iii phương pháp tiếp cận dựa trên nguyên tắc quản lý tích hợp lưu vực sông và phương pháp thực thi tính tải lượng thải ngày tối đa tại các nước phát triển; (ii) phương pháp đo đạc đặc tính thủy lực và địa mạo của sông Hậu bao gồm phương pháp đo vẽ bình đồ và bình đồ lòng sông, phương pháp đo đạc và phương pháp xử lý số liệu; (iii) phương pháp mô hình toán. Phương pháp này được thực hiện trên các mô đun thủy động lực, mô đun chuyển bùn cát, mô đun Ecolab “Mô đun chất lượng nước giải quyết các quá trình biến đổi sinh học của các hợp chất” và mô đun tải - khuếch tán “Được dùng để mô phỏng quá trình truyền tải khuếch tán - biến đổi vật lý của các hợp chất”, thiết lập và xây dựng mô hình thủy lực, mô hình chất lượng nước, xây dựng các kịch bản dự báo đặc tính thủy lực, hình thái và địa mạo đáy sông và các kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên Môi trường để mô phỏng diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Hậu theo xu thế phát triển kinh tế xã hội - kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

Chương 4 trình bày kết quả nghiên cứu của luận án. Nghiên cứu đã dự báo được tổng tải lượng của các nguồn thải phân tán, nguồn thải điểm. Trong đó, dự báo tổng tải lượng của các nguồn thải phân tán do canh tác nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, nước mưa chảy tràn qua khu vực đô thị và dịch vụ; dự báo tổng tải lượng của các nguồn thải điểm chủ yếu từ hoạt động của các khu công nghiệp theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh vùng ĐBSCL như: Cần Thơ, An Giang, Đồng Tháp và Vĩnh Long có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước sông Hậu; cho kết quả mối tương quan giữa mực nước và lưu lượng, cho kết quả phân tích địa mạo khu vực nghiên cứu; trình bày kết quả thiết lập, xây dựng và đánh giá khả năng ứng dụng mô hình toán ba chiều - bộ phần mền MIKE 3 (các mô đun FM HD, FM MT và Ecolab) do Viện Thủy lực - Đan Mạch phát triển, cho kết quả mô phỏng đặc tính thủy lực, hình thái và địa mạo của sông Hậu; đánh giá chất lượng nước hiện trạng, mô phỏng diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Hậu theo xu thế phát triển kinh tế - xã hội - kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng, qua đó đánh giá khả năng làm sạch của khu vực nghiên cứu qua quá trình biến đổi sinh học và vật lý và cho kết quả ứng dụng mô hình toán ba chiều được thể hiện qua các kịch bản khác nhau. Chương 5 trình bày kết luận của nghiên cứu đạt được theo các mục tiêu đề ra cũng như đã trả lời được các câu hỏi nghiên cứu.

Giải quyết được mục tiêu chung của nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều. Đề nghị việc ứng dụng mô hình toán ba chiều để mô phỏng đặc tính thủy lực và diễn biến chất lượng nước cho các sông phù sa của 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 1 presents the urgency, objectives, hypotheses and research questions, implications, and new points of research. Chapter 2 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 3 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.