MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tai Sông Thị Vai bắt nguồn từ vị trí 10”42?35.43” E (hợp lưu giữa suối Cả — rạch Bà Ký, nơi giáp ranh giữa xã Long Phước — huyện Long Thành và xã Long Thọ — huyện Nhơn Trạch của tỉnh Đồng Nai) và kết thúc ở vị trí 10°31’23. Chiều dài sông Thị Vải giới hạn giữa hai điểm trên là 31,5 km. Đoạn sông này cũng đồng thời là ranh giới hành chính giữa các huyện Nhơn Trạch — Long Thành (ở địa phận tỉnh Đồng Nai), Nhơn Trạch — Tân Thành (ở địa phận tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa — Vũng Tau), và Cần Giờ — Tân Thanh (ở địa phận TPHCM va Bà Rịa — Vũng Tàu).
Nồi tiếp sông Thị Vải ra biển là sông Cái Mép với chiều dài khoảng 4km tính đến dau vịnh Gành Rai. Sông Thị Vải - một vịnh biển hẹp ăn sâu vào đất liền, thủy triều trên sông Thị Vải chịu sự chỉ phối trực tiếp của thủy triều biển Đông thông qua vịnh Ganh Rai. Do chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều với dòng chảy đổi chiều 4 lần trong một ngày đêm (2 lần triều lên và 2 lần triều xuống) nên khả năng tự làm sạch của sông Thị Vải rất kém, chất ô nhiễm từ biên khó xâm nhập vào, và ngược lại, các chất ô nhiễm trên lưu vực thải ra cũng rất khó tiêu thoát ra ngoài biển dé được pha loãng tốt hơn. Do đó, nguy co ô nhiễm môi trường sông Thị Vải rất cao khi phải tiếp nhận một lượng lớn nước thải công nghiệp và chất thải từ các hoạt động khác trên lưu vực.
Sông Thị Vải có vị trí vô cùng thuận lợi dé phát triển vùng kinh tế cảng - biển. Bên cạnh đó, lưu vực sông Thị Vai còn có hệ sinh thai rừng ngập mặn ven sông, là nơi cư ngụ của rat nhiều các loài thủy hải san, có giá trị kinh tế cao, thuận loi dé phát triển nghé đánh bắt, dam bảo được kế sinh nhai của người dân trong khu vực và vùng lân cận. Tuy nhiên, biến đối khí hậu và những tác động của nó ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng môi trường lưu vực sông biểu hiện qua : lũ lụt; hạn hán; chất lượng nước suy giảm, hệ sinh thái và sự đa dạng sinh học bị biến đồi;mực nước biển dâng. Bên cạnh đó, các qua trình công nghiệp hóa, hoạt động nông nghiệp, gia tăng dân số trong lưu vực sông làm trữ Võ Tuấn Anh -13261338 Trang | Luận văn Thạc sỹ Ngành: Quản lý Môi trường và Tài nguyên lượng nguồn nước giảm đáng kế nếu không có các biện pháp quan lý tốt.
Do đó, để có giải pháp quản lý hiệu quả nguồn nước sông Thị Vải, cần phải đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt sông Thị Vải trong quá khứ, hiện tại và dự báo tương lai. Trong khi đó, việc xây dựng các mô hình tích hợp khí tượng, thủy văn, môi trường sinh thái vùng ven biển ở Việt Nam chưa thật sự nhiều. Các mô hình chỉ áp dụng từng khía cạnh, chưa thể hiện được các mối liên quan, tương tác các quá trình tự nhiên, xã hội. Do đó, việc xây dựng mô hình tích hop trong quản lý môi trường vùng ven biến là điều cần thiết, thúc đây việc ứng dụng các kỹ thuật tiên tiến vào công tác quản lý môi trường trong khu vực.
Trong đó, xây dựng mô hình đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt sông Thị Vải, là 1 hợp phan quan trong trong việc xây dựng các mô hình quản lý tích hợp môi trường vùng ven biển trong dự án hợp tác giữa Đức và Việt Nam. Dé có thé giải quyết những van đề trên, cần thiết phải hiểu rõ chế độ thủy động lực, cũng như sự lan truyền ô nhiễm trong môi trường sông này một cách sâu sắc. Từ đó, mới đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt sông Thị Vải trong quá khứ, hiện tại và dự báo tương lại và nhận định đúng dan trong việc quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội — môi trường bền vững thông qua các giải pháp quản lý tích hợp. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước 2.
Tổng quan các nghiên cứu trong nước Các mô hình đã được xây dựng và áp dụng trên các vùng sông biển Việt Nam có thé kể đến như: SOGREAH, MASTER MODEL, MEKSAL, VRSAP, SAL, KODI, HYDROGIS, DELTA.và trên thé giới (chang hạn như RMAII, QUAL2E, CE-QUAL-W2, WASP, Mike 11, DELFT3D) được nghiên cứu áp dụng dé mô hình hóa chất lượng nước dòng chảy. Một số công trình nghiên cứu của các tác giả trong nước khác nhau, đã thực hiện cho các vùng nghiên cứu cụ thể như vùng ven biển, vùng cửa sông, trong vịnh và trong sông. Một số dé tài nghiên cứu: Nhiệm vụ KHCN trọng điểm của Bộ Tài nguyên và Môi trường “Dự án Môi trường lưu vực sông Sài Gòn — Dong Nai” do Viện Môi trường và Tài nguyên chủ trì (GS. Lâm Minh Triết làm chủ nhiệm, ThS.
Nguyễn Thanh Hùng làm thư ký khoa học), thực hiện Võ Tuấn Anh -13261338 Trang 2 Luận văn Thạc sỹ Ngành: Quản lý Môi trường và Tài nguyên trong từ tháng 9/2001 đến tháng 3/2004. Dự án này đã tiến hành nghiên cứu về mặt phương pháp luận quản lý tổng hợp lưu vực sông, khảo sát hiện trạng ô nhiễm, dự báo diễn biến ô nhiễm nước và dé xuất các giải pháp tong hop bảo vệ môi trường lưu vực hệ thong sông Đồng Nai — Sài Gòn. Nghiên cứu áp dụng mô hình hai chiều MIKE 21 ECOLab tính toán chất lượng nước trên sông Hậu (đoạn từ Long Xuyên đến thành phố Cần Thơ) do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam chủ trì (ThS. Pham Đức Nghĩa làm chủ nhiệm), thực hiện từ năm 2008 đến năm 2009.
Kết quả nghiên cứu đã thể hiện một bức tranh chỉ tiết theo không gian và thời gian về chế độ thủy lực (mực nước, vận tốc, lưu lượng dòng chảy .) diễn biến chất lượng nước (nồng độ BOD; và DO) tại các vị trí trên sông Hậu đoạn từ Long Xuyên đến Cần Thơ. Qua đó, thây rõ áp dụng mô hình MIKE 21 HD, ECOLab vào nghiên cứu chế độ thủy lực, diễn biến chất lượng nước của các khu vực thé hiện mức độ chi tiết, chính xác cao. Đánh giá diễn biến chất lượng nước vùng thủy sản nước ngọt ở đồng bằng sông Cửu Long đến năm 2020, tác giả: KS. Mai Văn Cương ThS.
Võ Văn Thanh Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. Trong nghiên cứu này nhóm tác giả sử dụng bộ phần mềm MIKE 11 để đánh giá mô phỏng diễn biến chất lượng nước cho vùng nghiên cứu theo 3 kịch bản: - Kich bản 1: Mô hình chất lượng nước với diện tích nuôi hiện trạng: 5. - Kich bản 2: Mô hình chất lượng nước với diện tích nuôi trong đến năm 2015: 11. - Kich ban 3: Mô hình chất lượng nước với diện tích nuôi trong đến năm 2020: 13.
Việc mô phỏng các kịch bản phát triển diện tích nuôi cho đến năm 2015-2020 nếu không được xử lý (cùng với các nguồn 6 nhiễm khác như nước thải đô thị, nông nghiệp, công nghiệp.) thì đây sẽ là một trong những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến hệ thống kênh rạch trong vùng. Qua kết quả tính toán diễn biến chất lượng nước ở vùng nghiên cứu qua các năm cho thấy nuôi cá Tra, Ba Sa ở ĐBSCL có nhiều điều kiện thuận lợi để phát Võ Tuấn Anh -13261338 Trang 3 Luận văn Thạc sỹ Ngành: Quản lý Môi trường và Tài nguyên triển. Tuy nhiên, nếu phát triển các vùng nuôi thiếu tính quy hoạch, tập trung phát triển diện tích và năng suất, không quan tâm vẫn đề bảo vệ môi trường nuôi thì có thể nói nghề nuôi cá Tra, Ba Sa ở ĐBSCL sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường nước. Vi vậy, dé nghề nuôi cá Tra, Ba Sa ở vùng ĐBSCL phát triển 6n định, cần phải quy hoạch và quản lý môi trường vùng nuôi, thông qua các giải pháp về quản lý và kỹ thuật xử lý.
Trong giai đoạn 2012 — 2015, Viện Môi trường và Tài nguyên, trực thuộc Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, phối hợp với nhóm nghiên cứu từ trường Đại học Braunschweig, CHLB Đức phối hợp thực hiện dé tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu công nghệ bảo vệ môi trường nước và xây dựng các mô hình quản lý tích hợp môi trường vùng ven biển — EWACTEC — COAST”, tập trung khu vực sông Thị Vai. Luận văn sẽ kế thừa phần lớn các số liệu trong khuôn khổ đề tài này. Tổng quan các nghiên cứu ngoài nước “ Trong lĩnh vực mô hình hóa, ngay từ những năm 1930, các nhà khoa học đã cố gang tìm hiểu mối quan hệ giữa yếu t6 vật chất trong quá trình chuyển động đã thành công với những nghiên cứu của Bagnold, (1936, 1937) và Einstein (1950).
Công trình nghiên cứu dau tiên liên quan đến mô hình vận chuyển vật chất trong chat long được Eistein và Chien thực hiện năm 1955. Ví dụ: các mô hình một chiều (one-dimensional) (Kersebaum, 1995: Kniel, 1980; Smith, 1992), các mô hình động lực học phân bố theo không gian được ứng dụng cho các lưu vực sông (Nguyen, 2010; Arnold và Fohrer, 2005; Krysanova et al., 1998) và các phương pháp tiếp cận theo hướng “ balance model ” và “ meta model ” được đơn giản hóa (Plogmeier et al., 2010; Meon et al., 2004; Behrendt và et al., 1999; Quinn et al. Các mô hình động lực hoc tim cách mô tả tat định (deterministic) tinh phi tuyến tinh giữa các điều kiện ban đầu cùng với điều kiện biên và các đáp ứng của hệ thống: do đó, các mô hình động lực là thích hợp nhất để đưa ra các dự báo về khí hậu. Đối với khu vực cửa sông bị ảnh hưởng triều, các nghiên cứu liên quan đến quá trình vận chuyển vật chất bằng mô hình một chiều: De Vires et al., 1989 hay Smith và Kirby, 1989”.
(Bao Thanh, 2011) Võ Tuấn Anh -13261338 Trang 4 Luận văn Thạc sỹ Ngành: Quản lý Môi trường và Tài nguyên Theo một hướng khác, nhiều mô hình thương mại mô phỏng chất lượng nước trên cơ sở kết hợp giữa mô hình thủy động lực và mô hình vận chuyền và khuếch tán vật chất đã được xây dựng. Các mô hình một chiều hiện nay thường dùng bao gồm: SOBEK (với Sông/Đất thap/D6 thi), DUFLOW, ISIS, MIKE11, MOUSE và HYDROWORKS. Các mô hình hai chiều như MIKE21, CE-QUAL-W2, Delft3D, WAQUA va DUCHESS và các mô hình ba chiéu dang duoc str dung hién nay 1a Delft3D, MIKE3 va TRIWAQ. Mục tiêu đề tài, nội dung nghiên cứu, phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.
Mục tiêu dé tài Muc tiêu tong quát: Đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt sông Thị Vải.