Luận án nghiên cứu mô hình kiểm soát chất lượng nước hồ đô thị thuộc Đồng bằng sông Hồng

BỘ GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC XAY DUNG NGUYÊN DUC TOAN NGHIEN CUU XAY DUNG MO HINH KIEM SOAT CHAT LUONG NUOC CUA CAC HO DO THI THUỘC DONG BANG SONG HONG CHUYEN NGANH: CAP NUOUC VA THOAT NUOC MA SO: 2.12 a Ty ` #8 AS fo LUAN AN TIEN SI KY THUAT NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC 1. TRAN HIEU NHUE 2. TRAN DUC HA HA NOI - 2005 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội ngày Ì9 tháng Š năm 2005 Tác giả _—_— ®ẻk —`_—— P (T Nguyên Đức Toàn il MUC LUC Trang Loi cam doan i Muc luc li Danh muc cac hinh iv Danh muc cac bang vi Danh mục các ký hiệu, các từ viết tắt vii Mở đầu I Chương 1: Tổng quan mô hình chất lượng nước và đặc điểm 6 hồ đô thị thuộc đồng bằng sông hồng 1. Vai trò, lịch sử phát triển và phân loại mô hình chất lượng nước 6 1. Vai trò của mô hình CLN trong công tác quản lý nguồn nước 6 1. Lịch sử phát triển mô hình CLN trên thế giới 7 1.

Phân loại mô hình chất lượng nước 10 1. Tổng quan mô hình chất lượng nước hồ 11 1. Tổng quan mô hình chất lượng nước trên thế giới 11 1. Tổng quan các mô hình chất lượng nước hồ tại Việt Nam 17 1.

Đánh giá hiện trạng hề đô thị thuộc ĐBSH 19 1. Vai trò của hồ đô thị và sức ép của quá trình đô thị hoá 19 1. Đặc điểm hồ đô thị thuộc ĐBSH 22 1. Hiện trạng chất lượng nước hồ đô thị thuộc ĐBSH 26 1.

Đặc điểm tự nhiên của các hồ đô thị thuộc ĐBSH 29 1. Các quá trình biến đổi chất lượng nước co ban dién ra trong hồ 33 1. Quá trình hoà tan ôxI và phân huy chất hữu cơ trong nước 34 1. Quá trình quang hợp của thực vật phù du (phytoplankton) 35 1.

Quá trình biến đổi các chất dinh dưỡng trong nước 40 1. Quá trình phát triển của động vật phù du (Zootoplankton) 43 1. Quá trình lắng đọng và trầm tích trong hồ 44 1. Quá trình biến đổi Carbon trong nước 46 Chương 2: Thiết lập mô hình chất lượng nước hồ đô thị thuộc ĐBSH 49 2.

Cơ sở thiết lập mô hìn!, chất lượng nước hồ 49 2. Điều kiện biên 49 2. Số liệu cơ sở 49 2. Quan lý số liệu và chương trình chạy mô hình 5] 2.

Qui trình thiết lập mô hình 51 2. Cấu trúc mô hình 53 2. Mô hình phú dưỡng của hồ 56 2. Mô hình thực vật phù du 56 II 2.

Mô hình động vật phù du 59 2. Mô hình thực vật day 61 2. Mô hình chat van 62 2. Mô hình Phospho vô cơ 64 2.

Mô hình Phospho tổng 66 2. Mô hình DO và BOD 66 2. Mô hình DO 66 2. Mô hinhg BOD 68 2.

Mô hình chất lượng nước cho một chuỗi hồ 71 Chương 3: Hiệu chỉnh và kiểm chuẩn mô hình trên cơ sở nghiên cứu sự biến đổi CLN trong chuỗi hé Binh Minh, TP. Tổng quan về thành phố Hải Dương 74 3. Lý do chọn đối tượng nghiên cứu điển hình 74 3. Điều kiên tư nhiên 76 3.

Kinh tế - xã hội 77 3. Hiện trang hệ thống cấp thoát nước và vệ sinh môi trường 77 3. Tóm tắt báo cáo nghiên cứu khả thi dự án đầu tư 79 hệ thống thoát nước TP. Nghiên cứu khu vực chuỗi hé Binh Minh 80 3.

Vị trí và hình thái hồ 80 3. Nguồn gây ô nhiễm 81 3. Chất lượng nước chuỗi hồ 86 3. Hiệu chỉnh và kiểm chuẩn mô hình 90 3.

Biến số và số liệu đầu vào của mô hình 90 3. Các hệ số trong mô hình 93 3. Kiểm chuẩn mô hình 95 Chương 4 : Ứng dụng mô hình kiểm soát chất lượng nước chuỗi hô 102 Bình Minh và đề xuất các biện pháp quản lý hồ đô thị 4. Thao luận kết quả mô phỏng trạng thái chất lượng nước (kịch bản 1) 102 4.

Dự báo CLN khi hồ chỉ tiếp nhận nước mưa 107 và không được nạo vét (kịch bản 2) 4. Dự báo CLN khi hồ chỉ tiếp nhận nước mưa & được nạo vét (k;ch ban 3) 110 4. Đề xuất các biện pháp quản lý hồ đô thị 112 4. Nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm tại các hồ đô thị 112 4.

Đề xuất mô hình tổ chức quản lý hồ đô thị 114 4. Đề xuất giải pháp kiểm soát chất lượng nước 115 Kết luận 121 Danh mục các công trình của tác giả 125 Tài liệu tham khảo 126 Phụ lục 131 iV DANH MUC CAC HINH Trang Hình 1. Sơ đồ chương trình quản lý chất lượng nước Hình 1. Các giai đoạn phát triển mô hình chất lượng nước Hình 1.

Mô hình phú dưỡng của JOngensen 16 Hình 1. Sơ đồ tổ chức thoát nước tại các đô thị 20 Hình 1. Vị trí khu vực Đồng bằng Sông Hồng 21 Hình 1. Sự tăng dân số đô thị thuộc ĐBSH 21 Hình 1.

Đặc tính nước thải sinh hoạt 24 Hình 1. Biểu đồ thay đổi BOD trong nước hồ Tây và hồ Bảy Mẫu 26 Hình 1. Biến đổi nhiệt độ trung bình tháng từ năm 1998 đến năm 2003 29 Hinh 1. Biến đổi bức xạ theo giá trị TB ngày giai đoạn 1998 - 2003 30 Hình 1.

Lượng mưa và bốc hơi TB tháng giai đoạn 1998 - 2003 3] Hình 1. Vòng luân chuyển phân tử nước 32 Hình 1. Mối liên kết giữa các quá trình biến đổi CLN trong hồ 34 Hình 1. Quá trình tổng hợp sinh khối 36 Hình 1.

Sự thâm nhập của ánh sáng và quá trình quang hợp 37 Hình 1. Mối quan hệ giữa sản lượng tảo và độ sâu của hồ 39 Hinh 1. Chu trình nitơ trong tự nhiên 40 Hinh 1. Chu trình Phospho trong nước 40 Hinh 1.

Ảnh hưởng của độ sâu tới trạng thái dinh dưỡng của hồ 41 Hinh 1. Các yếu tố hình thành l g tao 42 Hinh 1. Các loại trầm tích 44 Hinh 1. Quá trình chuyển hoá Phospho 45 Hinh 1.

Thay đổi P trong hồ Kul 46 Hinh Quan hệ giữa nhiệt độ và lượng Phospho được giải phóng 1. Qui trình thiết lập mô hình 51 Hình 2. Các yếu tố và quá trình sinh thái được mô phỏng 53 Hình 2. Thành phần và cấu trúc của mô hình 54 Hình 2.

Sơ đồ mô tả cấu trúc mô hình cho một chuối hồ 7] Hình 3. Bản đồ hiện trạng Thành Phố Hải Dương 75 Hình 3. Biến đổi nhiệt độ và bức xạ mặt trời TB ngày từ 1998 - 2003 76 Hình 3. Cường độ mưa và bốc hơi trung bình ngày 1998 - 2003 76 Hình 3.

Qui hoạch hệ thống thoát nước TP. Hải Dương 79 Hinh 3. Hiện trạng lưu vực thoát nước chuỗi hồ Binh Minh 8] Hình 3. Biến đổi CLN tại chuỗi hồ Bình Minh từ năm 1996 - 1998 86 Hình 3.

Sơ đồ vị trí lấy mẫu 87 Hình 3. Nồng độ SS tại các vị trí và thời điểm khác nhau 87 Hình 3. Nồng độ TDS tại các vị trí và thời điểm khác nhau 87 Hình 3. Nồng độ NO: và NH,” tại các vị trí và thời điểm khác nhau 88 Hình 3.

Nồng độ NO; tại các vị trí và thời điểm khác nhau 88 Hình 3. Nồng độ N tổng tại các vị trí và thời điểm khác nhau 88 Hình 3.13: Nồng độ PO,” và P tổng tại cácvị trí và thời điểm khác nhau 88 Hình 3. Nồng độ BOD;, va COD tại các vị trí và thời điểm khác nhau 89 Hình 3. Nồng độ DO tại các vị trí và thời điểm khác nhau 89 Hình 3.

Ký hiệu các thông số của các hồ 0] Hình 3. Kiểm chuẩn Phospho vô cơ tại hồ Triển Lam (hồ 1) 96 Hình 3. Kiểm chuẩn Phospho vô cơ tại hồ Bình Minh (hồ 2) 96 Hình 3. Kiểm chuẩn Phospho vô cơ tại hồ Cơ Khí (hồ 3) 96 Hình 3.

Kiểm chuẩn Phospho vô cơ tại chuỗi hồ Bình Minh 96 Hình 3. Kiểm chuẩn Phospho tổng tại hồ Triển Lãm 97 Hình 3. Kiểm chuẩn Phospho tổng tại hồ Bình Minh 97 Hình 3. Kiểm chuẩn Phospho tổng tại hồ Cơ Khí 97 Hình 3.

Kiểm chuẩn Phospho tổng chuỗi hồ Bình Minh 97 Hình 3. Kiểm chuẩn BOD tại hồ Triển Lãm 98 Hình 3. Kiểm chuẩn BOD tại hồ Bình Minh 98 Hình 3. Kiểm chuẩn BOD tại hồ Cơ Khí 98 Hình 3.

Kiếm chuẩn BOD tại chuỗi hồ Bình Minh 98 Hình 3. Kiểm chuẩn DO tại hồ Triển Lãm vào các ngày thứ 20, 77 và 140 99 Hình 3. Kiểm chuẩn DO tại hồ Triển Lãm vào ngày thứ 194,265 và325 99 Hình 3. Kiểm chuẩn DO tại hồ Bình Minh vào các ngày thứ 20, 77 và 140 99 Hình 3.

Kiểm chuẩn DO tại hồ Bình Minh vào ngày thứ 194,265 và 325 99 Hình 3. Kiểm chuẩn DO tại hồ Cơ Khí vào các ngày thứ 20, 77 và 140 100 Hình 3. Kiểm chuẩn DO tại hồ Cơ Khí vào các ngày thứ 194, 265 và 325 100 Hình 4. Mô phỏng nồng độ Carbon trong thực vật phù du 102 Hình 4.

Mô phóng phospho trong thực vật phù du 103 Hình 4. Mô phỏng Carbon trong chất van 103 Hình 4. Mô phỏng Phospho trong chất vần 103 Hinh 4. M6 phong Carbon trong thuc vat đáy 103 Hinh 4.

Mo phong Phospho trong thuc vat đáy 103 Hinh 4. M6 phong Phospho trong tram tích đáy 104 Hình 4. Mô phỏng Phospho trong trầm tích đáy bị khoáng hoá 104 Hình 4. Mô phỏng Phospho vô cơ trong nước hồ 104 Hình 4.

Mô phỏng tổng Phospho nước trong hồ 104 Hình 4. Mô phỏng giá trị DO 'TB ngày và TB giờ trong hồ Triển Lãm 104 Hình 4. Mô phỏng giá trị DO TB ngày và TB giờ trong hồ Bình Minh 105 Hình 4. Mô phỏng giá trị DO TB ngày và TP giờ trong hồ Cơ Khí 105 Hình 4.

Mô phỏng giá trị DO trung bình ngày trong chuỗi hồ 105 Hình 4. Mô phỏng nồng độ BOD trong chuỗi hồ 105 Hình 4. Mô phóng carbon trong TVPD 108 Hình 4. Mô phỏng DO trong hồ 108 Hình 4.

Mô phỏng BOD trong hồ 108 Hình 4. Mô phỏng Phospho vô cơ trong hồ 108 Hình 4. Mô phỏng tổng Phospho trong hồ 109 Hình 4. Biến đổi BOD trong chuỗi hồ Bình Minh 111 Hình 4.

Biến đổi Phospho vô cơ trong chuỗi hồ Bình Minh II] Hình 4. Biến đổi Phospho tổng trong chuỗi hồ Bình Minh 111 Hình 4. Sơ đồ tổ chức quản lý và khai thác hồ 114 Hình 4. Các yếu tố cần được kiểm soát 116 Hình 4.

Hệ thống cống kiểm soát dòng thải 117 Hình 4.