MỞ ĐẦU Sông Cầu là một trong những sông chính của hệ thống sông Thái Bình, chiếm 47% diện tích toàn lưu vực. Sông Cầu bắt nguồn từ núi Vân Ôn, với độ cao 1.527 mét về phía đông nam của dãy Pia-bi-oc ở tỉnh Bắc Kạn. Chiều dài sông Cầu là 288 km chảy qua huyện Chợ Đồn (Bắc Kạn), Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và điểm cuối của con sông này là Phả Lại, Chí Linh, Hải Dương. Nguồn nước sông Cầu là nguồn cung cấp nước chính cho việc sử dụng trong sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản của các tỉnh thuộc lưu vực Sông.
Theo tính toán của Phạm Xuân Sự và các cộng sự, tổng lượng nước trung bình hàng năm của sông Cầu đến trạm thuỷ văn Thác Giềng là khoảng 546 triệu mét khối một năm, lưu lượng trung bình năm đến Trạm thuỷ văn Thác Bưởi khoảng 1.600 triệu mét khối/năm và lưu lượng trung bình hàng năm vào cửa sông Cầu khoảng 4.500 triệu mét khối/năm. Trong đó, tổng lưu lượng nước sông Công hàng năm là 899 triệu mét khối/năm (chiếm khoảng 19,8% tổng dòng chảy hàng năm của sông Cầu), dòng chảy hàng năm của sông Cà Lồ khoảng 880 triệu mét khối/năm (khoảng 19,5% dòng chảy hàng năm của sông Cầu). Tài nguyên nước của lưu vực sông Cầu rất dồi dào nhưng thay đổi theo thời gian. Tổng lưu lượng nước trong 05 tháng vào mùa lũ (từ tháng 6 đến tháng 10) chiếm từ 80% đến 85% tổng lưu lượng hàng năm; tổng lưu lượng cho 07 tháng khác (mùa khô) chỉ chiếm 15% - 20% tổng lưu lượng hàng năm [25].
Hồ Núi Cốc là hồ chứa lớn nhất được xây dựng trên sông Công và nguồn nước cung cấp cho thành phố Thái Nguyên, thị xã Sông Công và cho các hoạt động nông nghiệp ở hạ du. Hồ chứa Đại Lải được xây dựng ở sông Cà Lồ để cung cấp nước cho huyện Xuân Hòa (tỉnh Vĩnh Phúc) và huyện Mê Linh. Tại thành phố Thái Nguyên, đập Thác Huống được xây dựng trên sông Cầu để tăng mực nước cho thủy lợi ở tỉnh Bắc Giang. Trong suốt những tháng mùa khô, mực nước thượng lưu đập Thác Huống thấp hơn mức nước đập tràn, do đó hầu hết nước sông Cầu chảy vào kênh tưới tiêu và chỉ một lượng nước nhỏ chảy xuống các khu vực hạ lưu của đập Thác Huống.
Do đó, có thể nói rằng chế độ dòng chảy và chất 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lượng nước của lưu vực sông Cầu đã bị ảnh hưởng bởi nhiều hoạt động kinh tế-xã hội trong lưu vực. Hiện tại sông Cầu đang chịu tác động rất lớn từ các nguồn nước thải từ nhiều địa phương, ảnh hưởng tới chất lượng nước sông cũng như đời sống của các sinh vật thủy sinh. Đoạn sông cầu chảy qua Tỉnh Bắc Ninh đã và đang chịu tác động rất lớn từ các nguồn thải gây ô nhiễm nước do Bắc Ninh là tỉnh có nhiều nhà máy công nghiệp, các làng nghề, các cơ sở khai thác vật liệu xây dựng, các nguồn thải chất thải rắn và rác thải bệnh viện. Do vậy, việc đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh là rất cần thiết.
Việc đánh giá sức chịu tải của sông đang được các cơ quan quản lý môi trường ở Việt Nam rất quan tâm, Bộ tài nguyên và Môi trường đã ra thông tư 76/2017/TT – BTNMT ngày 29 tháng 12 năm 2017 quy định về đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của nguồn nước sông hồ. Để đóng góp các thông tin phục vụ quản lý và quy hoạch nguồn nước sông Cầu thì việc đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nguồn nước thải là cần thiết. Vì vậy tôi thực hiện nghiên cứu đề tài: “Đánh giá sức chịu tải của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh” 1. Mục tiêu và nội dung của đề tài: Mục tiêu: Đánh giá được sức chịu tải của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh là cơ sở quản lý và quy hoạch sử dụng tài nguyên nước sông Cầu.
Nội dung: - Ước tính tải lượng ô nhiễm của các nguồn thải phân tán và nguồn điểm thải vào các tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Cầu; - Thiết lập và kiểm định mô hình chất lượng nước cho các đoạn sông thuộc lưu vực sông Cầu; - Áp dụng mô hình tính toán sức chịu tải cho đoạn sông Cầu đi qua Bắc Ninh, đánh giá khả năng tiếp nhận của đoạn sông trên cơ sở số liệu phát triển kinh tế xã hội trong niên giám thống kê của khu vực. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Các đoạn sông trên toàn bộ lưu vực sông Cầu, trọng tâm đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh. Phạm vi nghiên cứu: Không gian: Nghiên cứu tiến hành trên toàn bộ lưu vực sông Cầu, sau đó tính toán đưa ra đánh giá sức chịu tải về đoạn sông Cầu chảy qua Tỉnh Bắc Ninh; Đoạn sông Cầu chảy qua địa phận tỉnh Bắc Ninh, (điểm đầu là giao giữa sông Cà Lồ và sông Cầu đến điểm giao giữa sông Cầu và sông Thái Bình, dài 70km); Thời gian: Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của đoạn sông Cầu vào mùa mưa và mùa khô ( dựa trên các số liệu thống kê năm 2016).
Nội dung nghiên cứu: - Tính toán tải lượng ô nhiễm của các nguồn điểm và nguồn phân tán trong khu vực nghiên cứu theo các tiểu lưu vực; - Thiết lập và kiểm định mô hình mô phỏng chất lượng nước sông Cầu bằng mô hình chất lượng nước QUAL2K; - Áp dụng quy trình tính toán đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh vào mùa khô và mùa mưa; - Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước cho vùng nghiên cứu. Đóng góp mới của đề tài: - Có những số liệu mới về tải lượng ô nhiễm cuả các tiểu lưu vực thuộc sông Cầu. - Xác định sức chịu tải và khả năng tiếp nhận của đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh vào mùa khô và mùa mưa; - Đề xuất giải pháp để bảo vệ môi trường nước sông cho khu vực nghiên cứu. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
Tổng quan về sức chịu tải 1. Các khái niệm liên quan a. Khả năng phục hồi sinh thái Theo Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Mỹ, trong báo cáo năm 1992 về Khả năng phục hồi của hệ sinh thái đất ngập nước định nghĩa: “Khả năng tự phục hồi là khả năng của một hệ sinh thái trở về trạng thái tương đối gần với trạng thái ban đầu trước khi xuất hiện nhân tố biến đổi”. Khả năng tự phục hồi có liên quan đến việc tái thiết lập các chức năng của hệ sinh thái trước khi biến đổi, cũng như các tính chất vật lý, hóa học và sinh học liên quan của nó.
Một trong những đặc điểm của quá trình tự phục hồi là kết quả vận động của cả hệ thống sinh thái, chứ không thể là kết quả vận động của một nhân tố riêng lẻ bất kỳ nào. Theo Tiểu ban đất ngập nước, trong Ủy ban Dữ liệu Địa lý Liên bang thì sự tự phục hồi có thể được định nghĩa như là “quá trình vận động của các tính chất vật lý, hóa học, sinh học của một khu vực (đất ngập nước) nhằm phục hồi trở lại các chức năng tự nhiên của lưu vực trước khi có sự biến đổi, suy thoái”. Khi chịu một tác động ô nhiễm, mối quan hệ tác động - phản ứng - phục hồi của hệ sinh thái với tác động ô nhiễm đó được thiết lập, trong đó tác động có thể được coi là một tác nhân, hoạt động làm thay đổi tính chất, chức năng của hệ sinh thái so với bình thường. Phản ứng của một hệ sinh thái với một tác động ô nhiễm có thể được coi như quá trình biến đổi động hoặc tĩnh của hệ sinh thái như là kết quả của tác động.
Quá trình tự phục hồi của lƣu vực sông Những dấu hiệu khi lưu vực sông bắt đầu bị ô nhiễm xuất hiện với việc giảm nồng độ ôxy hòa tan (DO) trong nước, số lượng các thực vật thủy sinh bản địa suy giảm, các tính chất vật lý thông thường của nước biến đổi (biến đổi màu, độ đục tăng, có mùi vị lạ, bắt đầu xuất hiện các loại động thực vật ưa ô nhiễm như cỏ dại, rêu. Ở mức độ cao hơn, xảy ra hiện tượng chết hoặc di cư hàng loạt các loài 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com động vật bậc cao, hàm lượng vi sinh vật loài nấm và vi khuẩn gia tăng, đặc biệt là vi khuẩn yếm khí, rêu tảo phát triển mạnh, độ đục, độ màu tăng đáng kể. Cuối cùng, xảy ra các hiện tượng lên men, thối rữa, khi hàm lượng ôxy hòa tan giảm tới xấp xỉ 0, nhiều loài sinh vật bản địa biến mất. Môi trường nước có khả năng tự làm sạch thông qua một loạt các quá trình biến đổi lý - hóa - sinh học như lắng, lọc, tạo keo, hấp phụ, phân tán, biến đổi có hoặc không xúc tác hóa học, sinh học, ôxy hóa khử, thủy phân, polyme hóa hay các quá trình trao đổi chất và sau một thời gian bị ô nhiễm nước có thể trở về trạng thái ban đầu.
Cơ sở để quá trình này đạt hiệu quả cao phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng ôxy hòa tan. Vì vậy, quá trình tự làm sạch trong môi trường nước động (sông, suối) dễ thực hiện hơn so với môi trường nước tĩnh (hồ, ao) do quá trình đối lưu và khuếch tán ôxy của khí quyển vào nước xảy ra dễ dàng hơn. Ngoài ra, hàm lượng ô xy cũng phụ thuộc vào hàm lượng tảo, vi tảo và các thực vật thủy sinh khác đóng vai trò quyết định trong việc cung cấp ôxy trong nước thông qua các phản ứng quang hợp. Khi các chất ô nhiễm được đưa vào nước quá nhiều, vượt quá giới hạn của khả năng tự làm sạch thì kết quả là nước sẽ bị ô nhiễm lâu dài.
Như vậy, đối với lưu vực sông, có thể coi khả năng phục hồi chất lượng là quá trình phục hồi các chức năng tự nhiên của hệ sinh thái đã bị mất hoặc biến đổi sau khi chịu tác động ô nhiễm, quá trình này là kết quả vận động của các tác nhân cấu thành hệ sinh thái, bao gồm các vận động hóa học, vật lý và sinh học.