Luận Văn Thạc Sĩ: Đánh Giá Chất Lượng Nguồn Nước Phục Vụ Cấp Nước Tại Đà Nẵng Đến Năm 2040

• Tác giả: Võ Văn An
• Người hướng dẫn: TS. Kiều Thị Kính
• Trường học: Đại học Đà Nẵng - Trường Đại học Sư phạm
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Đánh giá chất lượng các nguồn nước phục vụ nhu cầu cấp nước tại thành phố Đà Nẵng, tầm nhìn đến năm 2040
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Đà Nẵng

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của đề tài
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
• 2.1.1. Phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt
• 2.1.2. Phương pháp đánh giá chất lượng nước ngầm
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
• 2.2.1. Tình hình cấp nước
• 2.2.2. Mạng lưới cấp nước
• 2.3. TỔNG QUAN VỀ TRỮ LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG CÁC NGUỒN NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
• 2.3.1. Đánh giá trữ lượng và diễn biến dòng chảy nguồn nước mặt
• 2.3.2. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt
• 2.3.3. Đánh giá trữ lượng tài nguyên nước ngầm
• 2.3.4. Đánh giá chất lượng nước ngầm
• 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 3.1.1. Đối với nước mặt
• 3.1.2. Đối với nước ngầm
• 3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 3.3. THỜI GIAN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 3.3.1. Thời gian nghiên cứu
• 3.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.4.1. Phương pháp thu mẫu
• 3.4.2. Phương pháp bảo quản và phân tích mẫu
• 4. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 4.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT THỰC ĐỊA, LỰA CHỌN CÁC HỒ CÓ KHẢ NĂNG CUNG CẤP NGUỒN NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
• 4.1.1. Kết quả quá trình phân tích chất lượng nước mặt
• 4.1.2. Kết quả quá trình phân tích chất lượng nước ngầm
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về chất lượng nước tại Đà Nẵng

Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước tại Đà Nẵng tập trung vào việc phân tích các nguồn nước mặt và nước ngầm. Các phương pháp đánh giá bao gồm sử dụng chỉ số WQI (Water Quality Index) và GWQI (Groundwater Quality Index). Kết quả cho thấy, nguồn nước mặt tại các sông và hồ chứa đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm do tác động của biến đổi khí hậu và hoạt động công nghiệp. Nước ngầm cũng bị ảnh hưởng bởi nhiễm mặn và suy giảm trữ lượng. Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của việc quản lý nước hiệu quả để đảm bảo nước sạch cho tương lai.

1.1. Đánh giá nước mặt

Phương pháp đánh giá nước mặt dựa trên chỉ số WQI được áp dụng để phân tích các thông số như DO, BOD5, COD, và TSS. Kết quả cho thấy, chất lượng nước mặt tại các sông Cầu Đỏ và Yên đang suy giảm, đặc biệt vào mùa khô do nhiễm mặn. Các hồ chứa như Hóc Khế và Đồng Nghệ cũng bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp xử lý và bảo vệ nguồn nước mặt để đảm bảo nước sinh hoạt cho người dân.

1.2. Đánh giá nước ngầm

Chỉ số GWQI được sử dụng để đánh giá chất lượng nước ngầm tại các khu vực như Hải Châu và Sơn Trà. Kết quả phân tích cho thấy, nước ngầm bị nhiễm mặn và có hàm lượng sắt, mangan cao. Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của việc quản lý và bảo vệ tài nguyên nước ngầm để đảm bảo an toàn nước cho tương lai.

II. Hệ thống cấp nước tại Đà Nẵng

Hệ thống cấp nước tại Đà Nẵng hiện nay chủ yếu dựa vào các nhà máy nước như Cầu Đỏ, Sân Bay, và Sơn Trà. Các nhà máy này sử dụng nguồn nước từ sông Cầu Đỏ và các suối trên bán đảo Sơn Trà. Tuy nhiên, hệ thống này đang đối mặt với nhiều thách thức như nhiễm mặn, suy giảm lưu lượng, và ô nhiễm. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp như xây dựng thêm nhà máy nước Hòa Liên và nâng cấp hệ thống hiện có để đáp ứng nhu cầu nước cấp trong tương lai.

2.1. Nhà máy nước Cầu Đỏ

Nhà máy nước Cầu Đỏ là nguồn cấp chính cho thành phố, với công suất 170.000 m3/ngày đêm. Tuy nhiên, nguồn nước từ sông Cầu Đỏ đang bị nhiễm mặn vào mùa khô, gây khó khăn cho việc xử lý. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp như xây dựng đập ngăn mặn và tìm kiếm nguồn nước thay thế.

2.2. Nhà máy nước Sơn Trà

Nhà máy nước Sơn Trà sử dụng nguồn nước từ các suối trên bán đảo Sơn Trà. Tuy nhiên, lưu lượng nước không ổn định và thay đổi theo mùa. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp như xây dựng hồ chứa và tăng cường quản lý nguồn nước.

III. Dự báo và quy hoạch nguồn nước đến năm 2040

Nghiên cứu đưa ra các dự báo nước và quy hoạch nước cho Đà Nẵng đến năm 2040. Dự báo cho thấy, nhu cầu sử dụng nước sẽ tăng đáng kể do sự phát triển kinh tế và dân số. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp như xây dựng thêm hồ chứa, khai thác nước ngầm bền vững, và tăng cường hợp tác liên vùng để quản lý nguồn nước hiệu quả. Các dự án nước như nhà máy nước Hòa Liên và nâng cấp hệ thống cấp nước hiện có sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo nước sạch cho tương lai.

3.1. Dự báo nhu cầu nước

Dự báo nhu cầu nước sinh hoạt và công nghiệp tại Đà Nẵng đến năm 2040 cho thấy sự gia tăng đáng kể. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp như tăng cường hiệu quả sử dụng nước và phát triển các nguồn nước thay thế.

3.2. Quy hoạch nguồn nước

Quy hoạch nguồn nước đến năm 2040 bao gồm việc xây dựng thêm hồ chứa, khai thác nước ngầm bền vững, và tăng cường hợp tác liên vùng. Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững trong quản lý nguồn nước.

Tổng quan nghiên cứu

Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu cho cuộc sống và sản xuất, tuy nhiên, sự phát triển công nghiệp, đô thị hóa và biến đổi khí hậu đã làm nguồn nước tự nhiên ngày càng suy giảm và ô nhiễm. Tại Việt Nam, đặc biệt là thành phố Đà Nẵng – một đô thị loại 1 với dân số đông và phát triển kinh tế nhanh – nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng cao. Theo ước tính, sản lượng nước sản xuất năm 2016 đạt khoảng 81,17 triệu m³, trong khi sản lượng tiêu thụ là 67,54 triệu m³, cho thấy áp lực lớn lên nguồn nước hiện có. Mùa khô kéo dài và hiện tượng nhiễm mặn tại điểm lấy nước Cầu Đỏ làm tăng chi phí sản xuất nước sạch và đe dọa an ninh nguồn nước.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá chất lượng và khả năng sử dụng các nguồn nước mặt và nước ngầm trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, nhằm đề xuất các giải pháp cấp nước bền vững đến năm 2040. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào 21 hồ chứa và các tầng chứa nước ngầm tại các quận nội thành và huyện Hòa Vang, với khảo sát định kỳ theo mùa mưa và mùa khô từ tháng 8/2017 đến tháng 4/2018. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý, khai thác và bảo vệ nguồn nước, góp phần đảm bảo an ninh nước sạch phục vụ phát triển kinh tế – xã hội của thành phố.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng hai khung lý thuyết chính trong đánh giá chất lượng nước:

1. Chỉ số chất lượng nước (WQI): Là mô hình tổng hợp các thông số môi trường nước như DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4, TSS, độ đục, tổng Coliform và pH để tính toán một chỉ số duy nhất phản ánh chất lượng nước tổng thể. WQI giúp đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian, dễ hiểu cho cả cộng đồng và nhà quản lý không chuyên. Công thức tính WQI dựa trên hướng dẫn của Tổng cục Môi trường Việt Nam (Quyết định số 879/QĐ-TCMT, 2011).

2. Chỉ số chất lượng nước ngầm (GWQI): Được xây dựng dựa trên phương pháp Delphi, sử dụng các thông số pH, độ cứng tổng, Nitrat, Asen, Sắt, Mangan, Coliform để đánh giá sự phù hợp của nước ngầm cho mục đích sinh hoạt. Công thức tính GWQI kết hợp trọng số tương đối của từng thông số hóa học, giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng nước ngầm.

Các khái niệm chính bao gồm: trữ lượng nước mặt và nước ngầm, ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng, nhiễm mặn, chỉ số WQI và GWQI, cũng như các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước (QCVN 08/2015/BTNMT).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ khảo sát thực địa tại 21 hồ chứa trên địa bàn huyện Hòa Vang và quận Liên Chiểu, cùng với các điểm lấy mẫu nước ngầm tại các quận Hải Châu, Thanh Khê, Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn và huyện Hòa Vang. Mẫu nước mặt được lấy định kỳ 1 tháng/lần theo TCVN 5994:1995, phân tích theo mùa mưa (tháng 9-12) và mùa khô (tháng 1-4). Mẫu nước ngầm được lấy theo TCVN 6000:1995, phân tích theo mùa.

Phương pháp phân tích mẫu bao gồm đo nhanh các chỉ tiêu pH, DO, TDS, NTU, độ muối bằng thiết bị đa chỉ tiêu YSI-6920 VZ; phân tích hàm lượng NO3-, NH4+, PO43- bằng phương pháp so màu trên thiết bị quang phổ UV-VIS 2950; đo BOD5 bằng thiết bị đo BOD tự động. Dữ liệu được xử lý thống kê và lập biểu đồ so sánh bằng phần mềm Excel. Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu đảm bảo tính đại diện cho từng khu vực nghiên cứu, giúp đánh giá chính xác chất lượng nước mặt và nước ngầm phục vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chất lượng nước mặt tại các hồ chứa: Trong 4 hồ được lựa chọn (Đồng Nghệ, Hóc Khế, Đồng Tréo, Trước Đông), hồ Đồng Nghệ có trữ lượng lớn nhất (17 triệu m³) và chất lượng nước tốt nhất với chỉ số WQI đạt 92,23 (mùa mưa) và 93,0 (mùa khô), thuộc nhóm nước tốt cho cấp nước sinh hoạt. Hồ Hóc Khế và Trước Đông có WQI lần lượt khoảng 76-79, phù hợp cho cấp nước sinh hoạt nhưng cần xử lý phù hợp. Hồ Đồng Tréo có chất lượng thấp hơn với WQI khoảng 58-63, chỉ phù hợp cho tưới tiêu và mục đích khác.

2. Chất lượng nước ngầm: Khu vực Hải Châu – Thanh Khê có 43% mẫu nước ngầm vượt giới hạn Nitrat cho phép, với một số mẫu vượt gần 20 lần (17,8 đến 238,6 mg/l). Một số mẫu có hàm lượng sắt cao (5,51 đến 13,4 mg/l) và pH kiềm (8,62 đến 9,64). Khu vực Sơn Trà – Ngũ Hành Sơn có chất lượng nước ngầm tốt hơn, tuy nhiên 21% mẫu cũng vượt giới hạn Nitrat. Khu vực phía Đông Nam huyện Hòa Vang và Cẩm Lệ có sự biến đổi phức tạp về chất lượng, với diện tích nhiễm mặn khoảng 20 km² và một số điểm nhiễm sắt nặng (Fe lên đến 197 mg/l).

3. Trữ lượng nước mặt và nước ngầm: Tổng trữ lượng dòng chảy trung bình năm trên sông Vu Gia đạt 8,72 tỷ m³, sông Cầu Đỏ 5,92 tỷ m³, sông Cu Đê 1,24 tỷ m³. Hệ thống 21 hồ chứa có tổng dung tích khả thi hơn 30 triệu m³, có thể cung cấp nguồn nước dự phòng quan trọng. Trữ lượng khai thác nước ngầm tiềm năng tại các khu vực như Liên Chiểu, Sơn Trà, Hải Châu dao động từ 10.000 đến 45.000 m³/ngày đêm, đủ đáp ứng nhu cầu cấp nước công nghiệp và sinh hoạt nếu khai thác hợp lý.

Thảo luận kết quả

Chất lượng nước mặt tại hồ Đồng Nghệ và các hồ khác cho thấy nguồn nước mặt có tiềm năng phục vụ cấp nước sinh hoạt sau khi xử lý phù hợp, đồng thời góp phần đa dạng hóa nguồn cung cấp nước cho thành phố. Sự khác biệt chất lượng giữa các hồ phản ánh ảnh hưởng của môi trường xung quanh và hoạt động kinh tế – xã hội. Hồ Đồng Tréo có chỉ số WQI thấp do vượt ngưỡng PO43- và BOD5, cho thấy cần có biện pháp xử lý ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng.

Chất lượng nước ngầm bị ảnh hưởng bởi đô thị hóa, ô nhiễm nitrat và kim loại nặng, đặc biệt tại các khu vực trung tâm thành phố. Việc vượt ngưỡng nitrat có thể liên quan đến hoạt động xử lý nước thải chưa hiệu quả và ô nhiễm từ nguồn sinh hoạt. Nước ngầm tại Sơn Trà và Ngũ Hành Sơn có chất lượng tốt hơn do ít bị ảnh hưởng bởi đô thị hóa và ô nhiễm.

Trữ lượng nước mặt và nước ngầm đủ lớn để đáp ứng nhu cầu cấp nước trong tương lai nếu được quản lý và khai thác hiệu quả. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu và hiện tượng nhiễm mặn gia tăng đòi hỏi phải có các giải pháp kỹ thuật và quản lý phù hợp để bảo vệ nguồn nước. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chỉ số WQI theo mùa và bảng thống kê trữ lượng khai thác, giúp minh họa rõ ràng sự biến động chất lượng và tiềm năng nguồn nước.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường xử lý và nâng cấp công nghệ xử lý nước tại các nhà máy cấp nước, đặc biệt với nguồn nước mặt từ hồ Đồng Nghệ, Hóc Khế và Trước Đông, nhằm đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt. Thời gian thực hiện trong 3-5 năm, do Công ty Cấp nước Đà Nẵng chủ trì.

2. Phát triển và khai thác hợp lý nguồn nước ngầm tại các khu vực có trữ lượng lớn như Liên Chiểu, Sơn Trà, Hải Châu, kết hợp giám sát chất lượng nước thường xuyên để phòng ngừa ô nhiễm nitrat và kim loại nặng. Thời gian triển khai liên tục, phối hợp giữa Sở Tài nguyên và Môi trường và các đơn vị quản lý địa phương.

3. Nâng cấp và bảo trì hệ thống hồ chứa nước hiện có, đặc biệt các hồ có dung tích lớn như Đồng Nghệ, Hòa Trung, nhằm tăng khả năng dự trữ và điều tiết nước, giảm thiểu ảnh hưởng của mùa khô và nhiễm mặn. Thời gian thực hiện 5 năm, do Ban Quản lý thủy lợi thành phố đảm nhiệm.

4. Xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo sớm ô nhiễm và nhiễm mặn tại các điểm lấy nước thô, đặc biệt trên sông Cầu Đỏ và sông Cu Đê, nhằm kịp thời điều chỉnh vận hành và bảo vệ nguồn nước. Thời gian thực hiện trong 2 năm, phối hợp giữa Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi trường và các cơ quan liên quan.

5. Tăng cường hợp tác liên vùng quản lý lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn giữa Đà Nẵng và Quảng Nam để đồng bộ các giải pháp bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu xung đột lợi ích và ứng phó biến đổi khí hậu. Đây là nhiệm vụ dài hạn, cần sự phối hợp liên tục của các cấp chính quyền và tổ chức liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và môi trường tại thành phố Đà Nẵng và các tỉnh lân cận, giúp xây dựng chính sách quản lý, khai thác và bảo vệ nguồn nước hiệu quả, dựa trên dữ liệu khoa học và đánh giá thực tiễn.

2. Các đơn vị vận hành và quản lý hệ thống cấp nước như Công ty Cấp nước Đà Nẵng, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác nguồn nước mặt và nước ngầm, cải thiện chất lượng nước cung cấp cho người dân.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Quản lý tài nguyên và môi trường, Khoa học môi trường có nhu cầu tham khảo phương pháp đánh giá chất lượng nước, mô hình tính toán chỉ số WQI và GWQI, cũng như các kết quả khảo sát thực địa tại Đà Nẵng.

4. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư quan tâm đến bảo vệ môi trường nước, nâng cao nhận thức về ô nhiễm nguồn nước và tham gia giám sát, bảo vệ nguồn nước sạch phục vụ phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Chỉ số WQI là gì và tại sao quan trọng trong đánh giá chất lượng nước?
   Chỉ số WQI là một chỉ số tổng hợp phản ánh chất lượng nước dựa trên nhiều thông số môi trường như DO, BOD5, COD, Nitrat, Phosphat, TSS, Coliform và pH. WQI giúp đơn giản hóa việc đánh giá chất lượng nước, dễ hiểu cho cả nhà quản lý và cộng đồng, đồng thời theo dõi biến động chất lượng nước theo thời gian và không gian.

2. Nguồn nước mặt và nước ngầm nào được ưu tiên sử dụng tại Đà Nẵng?
   Nguồn nước mặt chính là sông Cầu Đỏ và các hồ chứa như Đồng Nghệ, Hóc Khế, trong khi nguồn nước ngầm tập trung tại các tầng chứa Holocen và Pleistocen ở các quận nội thành và huyện Hòa Vang. Việc ưu tiên sử dụng phụ thuộc vào chất lượng, trữ lượng và khả năng xử lý của từng nguồn.

3. Tình trạng ô nhiễm nitrat trong nước ngầm ảnh hưởng thế nào đến sức khỏe?
   Nitrat vượt ngưỡng cho phép có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như methemoglobinemia (bệnh xanh tím ở trẻ nhỏ) và các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa. Do đó, cần giám sát và xử lý nước ngầm trước khi sử dụng cho sinh hoạt.

4. Biện pháp nào hiệu quả để giảm thiểu nhiễm mặn tại điểm lấy nước Cầu Đỏ?
   Các biện pháp bao gồm xây dựng công trình ngăn mặn, điều tiết dòng chảy hồ chứa, sử dụng công nghệ xử lý nước mặn, và quản lý lưu vực sông hiệu quả để duy trì lưu lượng nước ngọt, giảm ảnh hưởng của triều cường và mực nước biển dâng.

5. Làm thế nào để khai thác nguồn nước ngầm bền vững tại Đà Nẵng?
   Khai thác bền vững đòi hỏi giám sát mực nước ngầm, hạn chế khai thác quá mức, bảo vệ nguồn nước khỏi ô nhiễm, đồng thời kết hợp sử dụng nguồn nước mặt và tái sử dụng nước thải đã xử lý để giảm áp lực lên nguồn nước ngầm.

Kết luận

• Đà Nẵng đang đối mặt với áp lực lớn về nhu cầu nước sạch do phát triển kinh tế và biến đổi khí hậu, đặc biệt là hiện tượng nhiễm mặn và ô nhiễm nguồn nước.
• Hồ Đồng Nghệ và một số hồ chứa khác có trữ lượng và chất lượng nước tốt, phù hợp làm nguồn cấp nước sinh hoạt sau xử lý.
• Nước ngầm tại các khu vực trung tâm có dấu hiệu ô nhiễm nitrat và kim loại nặng, cần giám sát và xử lý nghiêm ngặt.
• Hệ thống hồ chứa và nguồn nước ngầm có tiềm năng lớn để đa dạng hóa nguồn cung cấp nước cho thành phố trong tương lai.
• Cần triển khai đồng bộ các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm bảo vệ và khai thác hiệu quả nguồn nước, đảm bảo an ninh nước sạch đến năm 2040.

Tiếp theo, các cơ quan quản lý và đơn vị liên quan nên phối hợp thực hiện các đề xuất nhằm nâng cao chất lượng và trữ lượng nguồn nước, đồng thời tăng cường giám sát và ứng phó với biến đổi khí hậu. Để biết thêm chi tiết và áp dụng các giải pháp phù hợp, quý độc giả và các bên liên quan được khuyến khích tham khảo toàn bộ luận văn.