Luận Văn Thạc Sĩ: Đánh Giá Mô Phỏng Chất Lượng Nước Hồ Tây Và Đề Xuất Biện Pháp Giảm Thiểu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu đánh giá mô phỏng chất lượng nước hồ tây và đề xuất biện pháp giảm thiểu, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải

• Tác giả: Nguyễn Thị Minh Nguyệt
• Người hướng dẫn: T.S Vũ Đức Toàn
• Trường học: Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Đánh Giá, Mô Phỏng Chất Lượng Nước Hồ Tây Và Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thiểu
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu
• 1.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 1.1.3. Các giá trị của Hồ Tây
• 1.1.4. Các nghiên cứu liên quan về Hồ Tây
• 1.2. Tổng quan về mô hình chất lượng nước
• 1.2.1. Khái niệm chung về mô hình chất lượng nước
• 1.2.2. Vai trò của mô hình trong công tác quản lý chất lượng nước
• 1.2.3. Một số mô hình trên thế giới
• 1.2.4. Lựa chọn mô hình chất lượng nước Hồ Tây
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ TÂY
• 2.1. Các nguồn gây ô nhiễm
• 2.2. Khảo sát hiện trường
• 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu
• 2.2.2. Kế hoạch và các thiết bị đo đạc hiện trường
• 2.3. Hiện trạng ô nhiễm nước Hồ Tây
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH EFDC MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ TÂY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU
• 3.1. Mô hình toán sử dụng mô phỏng chất lượng nước
• 3.1.1. Cấu trúc mô hình EFDC
• 3.1.2. Cơ sở lý thuyết mô hình EFDC
• 3.1.3. Sơ đồ giải của mô hình EFDC
• 3.1.4. Một số đặc điểm tính năng của phần mềm
• 3.2. Ứng dụng mô hình EFDC mô phỏng chất lượng nước
• 3.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu
• 3.2.2. Thiết lập miền tính toán
• 3.2.3. Thiết lập địa hình
• 3.2.4. Thiết lập điều kiện biên cho mô hình chất lượng nước
• 3.2.5. Bộ thông số của mô hình chất lượng nước
• 3.2.6. Kết quả hiệu chỉnh mô hình
• 3.3. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước hồ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Nghiên cứu mô phỏng chất lượng nước Hồ Tây

Nghiên cứu mô phỏng chất lượng nước Hồ Tây là một phần quan trọng trong luận văn này. Mục tiêu chính là đánh giá hiện trạng và dự đoán diễn biến chất lượng nước thông qua việc sử dụng mô hình toán học. Mô phỏng chất lượng nước được thực hiện bằng mô hình EFDC, một công cụ hiện đại và chính xác trong lĩnh vực này. Kết quả mô phỏng cho thấy sự biến đổi của các thông số như DO, nhiệt độ, và chlorophyll a theo không gian và thời gian. Điều này giúp hiểu rõ hơn về tác động của các nguồn ô nhiễm đến chất lượng nước Hồ Tây.

1.1. Ứng dụng mô hình EFDC

Mô hình EFDC được lựa chọn để mô phỏng chất lượng nước Hồ Tây do khả năng mô phỏng đa dạng các thông số và độ chính xác cao. Quá trình mô phỏng bao gồm việc xây dựng cơ sở dữ liệu, thiết lập miền tính toán, và hiệu chỉnh mô hình. Kết quả mô phỏng cho thấy sự tương quan cao giữa dữ liệu thực đo và dữ liệu mô phỏng, đặc biệt là thông số DO. Điều này khẳng định hiệu quả của mô hình trong việc dự đoán và đánh giá chất lượng nước Hồ Tây.

1.2. Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng chất lượng nước cho thấy sự biến đổi rõ rệt của các thông số như DO, nhiệt độ, và chlorophyll a theo độ sâu và vị trí trong hồ. Đặc biệt, thông số DO giảm đáng kể ở các khu vực gần nguồn thải, phản ánh tác động của ô nhiễm nước. Kết quả này cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

II. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước Hồ Tây

Luận văn đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước Hồ Tây dựa trên kết quả nghiên cứu và mô phỏng. Các giải pháp này tập trung vào việc quản lý nguồn thải, cải thiện hệ thống thu gom và xử lý nước thải, cũng như nâng cao nhận thức cộng đồng. Hiệu quả giảm thiểu của các giải pháp được đánh giá thông qua việc so sánh kết quả mô phỏng trước và sau khi áp dụng các biện pháp.

2.1. Quản lý nguồn thải

Một trong những giải pháp giảm thiểu chính là quản lý chặt chẽ các nguồn thải xung quanh Hồ Tây. Điều này bao gồm việc kiểm soát lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp đổ vào hồ. Các biện pháp như lắp đặt hệ thống xử lý nước thải tại nguồn và tăng cường giám sát được đề xuất để giảm thiểu ô nhiễm nước.

2.2. Công nghệ xử lý nước

Luận văn cũng đề xuất áp dụng các công nghệ xử lý nước tiên tiến để cải thiện chất lượng nước Hồ Tây. Các công nghệ như lọc sinh học, hấp thụ bằng than hoạt tính, và sử dụng vi sinh vật được khuyến nghị để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ. Hiệu quả giảm thiểu của các công nghệ này được đánh giá thông qua kết quả mô phỏng và thực nghiệm.

III. Bảo vệ môi trường và quản lý nước

Bảo vệ môi trường và quản lý nước là hai yếu tố then chốt trong việc duy trì và cải thiện chất lượng nước Hồ Tây. Luận văn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xây dựng các chính sách và quy định pháp lý để bảo vệ hồ khỏi các tác động tiêu cực của quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế. Các biện pháp như tăng cường giám sát, nâng cao nhận thức cộng đồng, và phối hợp giữa các cơ quan chức năng được đề xuất để đạt được hiệu quả giảm thiểu tối ưu.

3.1. Chính sách bảo vệ môi trường

Luận văn đề xuất xây dựng các chính sách bảo vệ môi trường cụ thể cho Hồ Tây, bao gồm việc thiết lập các khu vực bảo tồn, hạn chế xây dựng công trình gần hồ, và tăng cường giám sát chất lượng nước. Các chính sách này nhằm mục đích giảm thiểu tác động của con người đến chất lượng nước Hồ Tây.

3.2. Nâng cao nhận thức cộng đồng

Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường và quản lý nước là một giải pháp quan trọng. Các chiến dịch giáo dục và tuyên truyền được đề xuất để khuyến khích người dân tham gia vào các hoạt động bảo vệ hồ. Hiệu quả giảm thiểu của các chiến dịch này được đánh giá thông qua sự thay đổi trong hành vi và thái độ của cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hồ Tây là thủy vực nước ngọt tự nhiên có quy mô lớn nhất trung tâm Thủ đô Hà Nội với diện tích mặt nước đạt khoảng 526,7 ha (5,26 triệu m²), chu vi bờ bao 18.967 m và dung tích trữ nước tự nhiên vượt trên 9 triệu m³. Hồ đóng vai trò điều hòa vi khí hậu, tiếp nhận tiêu thoát nước mưa cục bộ và duy trì hệ sinh thái thủy sinh đa dạng với 35 loài cá, trong đó sản lượng khai thác đạt khoảng 600 tấn/năm. Tuy nhiên, trước sức ép đô thị hóa nhanh chóng từ 8 phường ven hồ cùng sự gia tăng của các cơ sở dịch vụ lưu trú, ẩm thực, chất lượng môi trường nước Hồ Tây đang đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng, xuất hiện hiện tượng phú dưỡng hóa cục bộ và suy giảm lượng oxy hòa tan.

Mục tiêu cốt lõi của luận văn là đánh giá toàn diện hiện trạng ô nhiễm môi trường nước mặt và nước thải ven hồ theo không gian 3 chiều; đồng thời ứng dụng mô hình toán thủy động lực học môi trường ba chiều để mô phỏng diễn biến nồng độ oxy hòa tan (DO), nhiệt độ và hàm lượng Chlorophyll-a. Nghiên cứu được triển khai trên toàn bộ lưu vực Hồ Tây thuộc quận Tây Hồ, Hà Nội, dựa trên chuỗi số liệu quan trắc thực địa chi tiết qua 2 đợt khảo sát (tháng 9/2013 và tháng 9/2014) kết hợp số liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 2009–2013.

Công trình mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng khi cung cấp bộ dữ liệu nền tảng định lượng với sai số tính toán được kiểm định chặt chẽ, tạo cơ sở khoa học tin cậy giúp các cơ quan quản lý đô thị xây dựng phương án kiểm soát tải lượng ô nhiễm và bảo vệ bền vững cảnh quan mặt nước Thủ đô.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết thủy động lực học chất lỏng môi trường kết hợp với lý thuyết động học các quá trình chuyển hóa sinh - địa - hóa trong môi trường nước tự nhiên. Khung lý thuyết tập trung vào các quy luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn động lượng và phương trình lan truyền - khuếch tán chất (Advection-Dispersion). Mô hình toán được lựa chọn là EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) phát triển.

Hệ thống nghiên cứu làm sáng tỏ 4 khái niệm nền tảng:

• Lượng oxy hòa tan (DO): Chỉ số sinh tồn cốt lõi của hệ thủy sinh, chịu chi phối bởi quá trình quang hợp của thực vật phù du, tái tạo oxy bề mặt và quá trình tiêu thụ oxy do phân hủy chất hữu cơ.
• Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): Thước đo hàm lượng chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học trong nguồn nước thải đô thị.
• Chlorophyll-a (Chl-a): Đại diện định lượng cho sinh khối thực vật phù du, phản ánh mức độ phú dưỡng.
• Hiện tượng phân tầng chất lượng nước: Biến thiên nhiệt độ, độ đục và dưỡng chất theo phương thẳng đứng từ mặt nước tới tầng đáy sâu 2,4–2,8 m.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được thiết lập thông qua phương pháp điều tra khảo sát hiện trường kết hợp đo đạc bằng thiết bị chuyên dụng công nghệ cao. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 23 vị trí khảo sát trọng điểm, bao gồm 13 trạm quan trắc nước mặt (ST1 đến ST13) phân bố đều khắp lòng hồ và 10 vị trí cửa xả cống chính (C1 đến C10 như cống Xuân La, Mai Xuân Thưởng, Làng Việt Nhật, Cây Si, Thanh Niên). Phương pháp chọn mẫu áp dụng nguyên tắc ngẫu nhiên có phân tầng không gian và độ sâu, tuân thủ nghiêm ngặt Thông tư 29/2011/TT-BTNMT, TCVN 5992:1995 và TCVN 5993:1995.

Việc đo đạc được hỗ trợ bởi hệ thống máy ASTD102 đo đa thông số theo phương thẳng đứng (nhiệt độ, DO, Chl-a, độ đục, độ dẫn điện với bộ nhớ 1GB) và máy AEM 213D đo vận tốc dòng chảy. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm được dùng để xác định các hợp chất nitơ (NH4+, NO2-) và photpho (PO43-). Phương pháp mô hình hóa số trị trên phần mềm EFDC được lựa chọn nhờ khả năng thiết lập lưới cong trực giao linh hoạt, phản ánh chính xác cấu trúc hình học phức tạp của lòng hồ và giải quyết các bài toán tương tác thủy lực - chất lượng nước mà các mô hình 1 chiều như QUAL2K hay CORMIX không đáp ứng được. Timeline khảo sát tập trung vào hai giai đoạn: đợt 1 từ ngày 27–29/09/2013 và đợt 2 từ ngày 25–26/09/2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích thực nghiệm và mô phỏng số trị đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng về trạng thái môi trường nước Hồ Tây:

Thứ nhất, có sự phân tầng nhiệt độ và độ đục rõ nét theo chiều sâu cột nước. Nhiệt độ nước dao động trong khoảng 27–32°C, độ chênh lệch nhiệt độ giữa tầng mặt và tầng đáy có thể đạt từ 1,5–2,5°C vào các thời điểm nắng gắt. Tại tầng nước sâu 1 m đầu tiên, nhiệt độ dao động dưới 1°C tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình oxy hóa hiếu khí.

Thứ hai, nồng độ oxy hòa tan (DO) biến thiên mạnh theo độ sâu và chu kỳ ngày - đêm. Tại lớp nước bề mặt, DO đạt mức cao từ 8–10 mg/l vào ban ngày nhờ quá trình quang hợp mạnh của tảo phù du. Tuy nhiên, ở tầng đáy (độ sâu trên 2 m), nồng độ DO suy giảm hơn 50%, có vị trí xuống dưới ngưỡng 3–4 mg/l do lớp bùn đáy dày 20–80 cm chứa 4–12% mùn bã hữu cơ tiêu tốn oxy cho quá trình phân hủy kỵ khí.

Thứ ba, nồng độ các chất dinh dưỡng tại 10 cống xả ven hồ vượt ngưỡng cho phép nhiều lần. Các chỉ tiêu amoni (NH4+), nitrit (NO2-) và photphat (PO43-) tại các cống Xuân La, Mai Xuân Thưởng cao gấp 3–5 lần so với nước mặt giữa hồ, hình thành các vùng ô nhiễm cục bộ ven bờ trước khi lan truyền ra xa.

Thứ tư, mô hình EFDC đã hiệu chỉnh và kiểm định thành công trường DO, nhiệt độ và Chlorophyll-a tại các trạm kiểm chứng ST3, ST4, ST7, ST10 với hệ số sai số tương đối dao động dưới 10–15%, chứng minh độ tin cậy cao của công cụ toán học.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm chất lượng nước là do hệ thống thu gom nước thải quanh hồ chưa đồng bộ, khiến một lượng lớn nước thải sinh hoạt và dịch vụ ẩm thực xả thẳng trực tiếp ra hồ. Hướng gió mùa thịnh hành Đông Nam mùa hè (tần suất 41,5–57,5%) và Đông Bắc mùa đông (tần suất 28,6–29,8%) kết hợp trường vận tốc dòng chảy đóng vai trò thúc đẩy sự xáo trộn và khuếch tán chất ô nhiễm từ phía bờ Nam sang bờ Bắc.

So với các nghiên cứu trước đây vốn chỉ sử dụng mô hình 1 chiều xáo trộn đều hoặc mô hình tĩnh, việc ứng dụng mô hình 3D EFDC đã làm sáng tỏ mối tương quan đồng biến chặt chẽ giữa hàm lượng Chlorophyll-a và DO tại tầng mặt (trạm ST10). Các kết quả nghiên cứu được trực quan hóa qua hệ thống biểu đồ phân bố nhiệt độ - độ sâu, đồ thị tương quan Chl-a/DO và bản đồ phân bố trường nồng độ 2D/3D dạng Tecplot, cung cấp góc nhìn toàn cảnh về thủy động lực học lòng hồ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng và hiện trạng ô nhiễm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ:

• Hoàn thiện mạng lưới thu gom nước thải: Tiến hành xây dựng đồng bộ hệ thống cống bao tách riêng nước thải và nước mưa xung quanh toàn bộ 18.967 m chu vi Hồ Tây; nâng cấp công suất vận hành của Trạm xử lý nước thải Hồ Tây nhằm xử lý 100% lượng nước thải sinh hoạt đạt quy chuẩn môi trường trước khi xả thải. Đơn vị chủ trì thực hiện là UBND Quận Tây Hồ phối hợp cùng Sở Xây dựng Hà Nội, hoàn thành trong giai đoạn 2016–2020.
• Nạo vét bùn đáy định kỳ: Triển khai nạo vét lớp trầm tích hữu cơ đáy hồ dày từ 20 đến 80 cm tại các khu vực nhạy cảm xung quanh 10 cửa cống xả để loại bỏ nguồn phát tán ô nhiễm nội tại, giảm mức tiêu hao oxy đáy hồ từ 30–40%. Đơn vị thực hiện là Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, tiến hành vào mùa khô hàng năm.
• Thiết lập hệ thống giám sát và mô phỏng thời gian thực: Tích hợp mô hình EFDC vào cơ sở dữ liệu quan trắc tự động liên tục, cập nhật các kịch bản xả thải và biến đổi khí hậu để dự báo sớm hiện tượng tảo nở hoa và suy kiệt DO. Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội chủ trì áp dụng từ năm 2017.
• Tăng cường kiểm soát nguồn thải phân tán: Ban hành quy chế quản lý nghiêm ngặt đối với các cơ sở kinh doanh dịch vụ, du thuyền, nhà hàng ven hồ; kết hợp phát triển các bè thực vật thủy sinh bản địa tại các góc hồ trũng để hấp thụ tự nhiên 15–20% hàm lượng nitơ và photpho dư thừa. Trách nhiệm thuộc về Ban Quản lý Hồ Tây và cộng đồng dân cư địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo cho Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Hà Nội trong việc xây dựng quy chuẩn xả thải và lập kế hoạch bảo vệ môi trường lưu vực sông hồ đô thị.
• Kỹ sư thiết kế hạ tầng cấp thoát nước: Giúp các chuyên viên kỹ thuật môi trường nắm vững phương pháp tính toán tải lượng ô nhiễm cống thải và quy hoạch mạng lưới trạm xử lý nước thải tập trung ven hồ.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên: Nguồn tài liệu học thuật giá trị cho các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Tài nguyên nước và Mô hình hóa Môi trường trong việc tiếp cận phương pháp vận hành phần mềm EFDC, GEFDC và xử lý dữ liệu đo đạc thực địa.
• Doanh nghiệp công nghệ môi trường và tổ chức phi chính phủ: Ứng dụng mô hình thủy sinh và giải pháp sinh thái vào các dự án cải tạo cảnh quan mặt nước, bảo tồn đa dạng sinh học và phục hồi hệ sinh thái hồ tự nhiên.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao mô hình EFDC được lựa chọn thay vì các mô hình chất lượng nước khác? Mô hình EFDC là mã nguồn mở có khả năng mô phỏng 3 chiều dòng chảy và các quá trình sinh - địa - hóa phức tạp. Khác với QUAL2K chỉ áp dụng cho dòng chảy 1 chiều hay CORMIX chỉ tập trung tại miệng xả, EFDC xử lý hiệu quả hình học lòng hồ phức tạp và sự phân tầng chất lượng nước theo độ sâu.

Nguồn phát sinh ô nhiễm chính tại Hồ Tây bắt nguồn từ đâu? Nguồn ô nhiễm chủ yếu là nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý triệt để từ các khu dân cư tập trung tại 8 phường ven hồ và hoạt động kinh doanh dịch vụ ăn uống, nhà hàng, khách sạn. Lượng nước thải này chảy qua 10 cống lớn mang theo nồng độ chất hữu cơ và dinh dưỡng rất cao vào hồ.

Hiện tượng phân tầng oxy hòa tan (DO) tại Hồ Tây có đặc điểm gì? Nồng độ DO tại tầng mặt đạt mức cao từ 8–10 mg/l vào ban ngày nhờ hoạt động quang hợp của thực vật phù du sinh ra Chlorophyll-a. Ngược lại, tại tầng đáy sâu 2,4–2,8 m, DO giảm mạnh xuống dưới 3–4 mg/l do quá trình phân hủy chất hữu cơ của lớp bùn đáy tiêu tốn nhiều oxy.

Lớp bùn đáy ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng nước hồ? Lớp bùn đáy Hồ Tây dày từ 20–80 cm, chứa 80% sét và 4–12% mùn bã hữu cơ. Đây là nguồn tích lũy chất dinh dưỡng lâu năm, liên tục giải phóng photpho và nitơ vào nước, đồng thời tiêu thụ oxy tầng đáy qua quá trình phân hủy sinh học kỵ khí, làm suy giảm chất lượng nước.

Kết quả mô phỏng của đề tài có thể áp dụng cho các hồ khác tại Việt Nam không? Quy trình thiết lập lưới tính toán, hiệu chỉnh thông số và tích hợp số liệu khí tượng - thủy văn trên phần mềm EFDC trong luận văn hoàn toàn có thể chuẩn hóa để áp dụng cho các hồ chứa đô thị và thủy vực tự nhiên có điều kiện hình thái tương tự trên toàn quốc.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng chất lượng nước Hồ Tây qua 2 đợt khảo sát chi tiết tại 13 trạm nước mặt và 10 vị trí cống xả, chỉ rõ hiện tượng ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng cục bộ.
• Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu số trị và ứng dụng mô hình 3D EFDC để mô phỏng chính xác trường biến thiên DO, nhiệt độ và Chlorophyll-a theo không gian và chiều sâu hồ.
• Chứng minh rõ vai trò tác động của phân tầng nhiệt độ, lớp bùn đáy dày 20–80 cm và các cửa xả ven bờ đối với sự suy giảm nồng độ oxy hòa tan tầng đáy.
• Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật - quản lý khả thi gồm tách gom nước thải, nạo vét bùn đáy, ứng dụng mô hình cảnh báo sớm và kiểm soát nguồn thải sinh hoạt.
• Đóng góp bộ công cụ khoa học chuẩn xác phục vụ đắc lực cho công tác quy hoạch, quản trị tài nguyên nước và phát triển đô thị bền vững.

Hãy tải ngay bản toàn văn luận văn thạc sĩ để nắm bắt chi tiết phương pháp thiết lập mô hình EFDC và ứng dụng hiệu quả vào các dự án nghiên cứu môi trường nước của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu về khu vực nghiên cứu 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1 Vị trí địa lý Hồ Tây là hồ lớn nhất của Hà Nội. Hồ Tây nằm phía Tây Bắc Hà Nội thuộc quận Tây Hồ; + Phía Bắc giáp Yên Phụ + Phía Nam giáp đường Thụy Khuê, + Phía Đông giáp đường Thanh Niên + Phía Tây giáp đường Lạc Long Quân Hình 1.1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu 5 Vị trí địa lý của Hồ Tây là 21°04 N, 105°50 N, Độ cao so với mặt nước biển là 6m. Hồ Tây nằm phía Tây Bắc Hà Nội thuộc quận Tây Hồ xung quanh hồ là 8 phường: Yên Phụ, Thụy Khuê, Bưởi, Xuân La, Phú Thượng, Tứ Liên, Nhật Tân, Quảng An. Theo nhiều nghiên cứu Hồ Tây có nguồn gốc từ sông Hồng.

Hồ Tây được hình thành và phát triển qua 3 giai đoạn: giai đoạn hình thành (cách đây 3000-2500 năm), phát triển (cách 2000-1000 năm), thoái hóa hồ (gần đây). Trong giai đoạn đầu của sự hình thành, Hồ Tây còn là một khúc của sông Hồng. Sau đó, sông Hồng chuyển dòng lên phía Đông Bắc bỏ lại Hồ Tây cổ một khúc sông của mình, khoảng 1000 năm trước đây người ta tiến hành đắp đê sông để bảo vệ Hà Nội. Các nhà địa chính đã kết luận Hồ Tây là hồ móng ngựa có nguồn gốc từ sông Hồng trong quá trình dịch chuyển và đổi dòng lòng sông [1].

Hồ Tây có rất nhiều tên gọi: Hồ Tây, Hồ Mù Sương, Hồ Trâu Vàng, Đầm Xác Cáo [6]. Mỗi tên gọi lưu giữ một sự tích về cội nguồn của Hồ Tây huyền thoại. Hồ Tây không chỉ là địa chỉ du lịch lý tưởng mà nó còn chứa đựng những giá trị văn hóa dân tộc.2 Địa hình Hồ Tây: Hồ có dạng hình càng cua, một đầu hướng ra cống Nhật Tân là cửa vào cũ của sông Nhị, một đầu hướng ra phía Nghi Tàm –Yên Phụ là cửa ra cũ của sông Nhị. Hồ được chia làm hai phần: phần 1 từ cống Đõ sang bán đảo Quảng An (phủ Tây Hồ) lên phía Bắc – gọi là hồ trên.

Phần còn lại gọi là hồ dưới. Hồ Tây có cao độ mặt đất tự nhiên ven hồ từ +5,8m đến +7,2m, cao độ lòng hồ từ +2,5m đến +4,0m [1].3 Địa chất Đất xung quanh hồ Tây thuộc loại đất yếu, cụ thể: - Phía Bắc, Đông Bắc theo chiều từ trên xuống gồm các tầng: 6 + Tầng trên cùng là lớp đất sét pha cát lẫn gạch xỉ dày 1,0 – 2,2m. + Lớp sét, bùn sét ở tầng giữa dày 1,0 – 4,0m. + Dưới cùng là lớp đất sét nhỏ màu xám tro, bão hòa.

- Phía Tây, Tây Nam: theo mặt cắt từ trên xuống dưới bao gồm các lớp sau: + Lớp đất dày từ 0,3 – 2m. + Lớp sét, sét pha dày 1,5 – 5,0m. + Lớp bùn cát pha – sét pha. - Phía Nam: theo mặt cắt từ trên xuống dưới bao gồm các lớp sau: + Lớp đất dày từ 1,5 – 2m.

+ Lớp sét pha, bùn sét pha dày trên 15 – 20m. Đặc biệt, tại khu vực phía Nam, mực nước ngầm xuất hiện từ cao độ 5,15 – 6,75m. Địa chất khu vực lòng hồ: Lớp bùn đáy Hồ Tây có độ dày từ 20 - 80cm tùy theo vị trí lấy mẫu, mùa mưa thường mỏng hơn mùa khô do tác động của sự vận chuyển cột nước trong hồ. Bùn đáy có thành phần sét là chủ yếu (80%), thành phần cát chiếm khoảng 10% mùn bã hữu cơ từ (4 - 12%) là nguồn dinh dưỡng cho các loài thủy sinh phát triển, góp phần cải tạo môi trường trong Hồ.4 Diện tích tự nhiên Có nhiều số liệu về diện tích của vùng hồ, tuy nhiên trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, hồ đã bị lấn chiếm với các mục đích khác nhau làm cho diện tích hồ bị thay đổi nhiều theo thời gian và bị giảm đi nhanh chóng.

Theo số liệu thu thập năm 2014 diện tích hồ là 5.267m2, chu vi là 18.967 m, chỗ rộng nhẩt là 3.274 m, chỗ hẹp nhất là 2. Dung tích nước trong hồ khoảng trên 9 triệu/m3 nước, độ sâu của hồ: 7 Cách bờ từ 1÷ 2m nông nhất là 0,6 ÷ 0,7m; sâu nhất 1,5 ÷ 1,7 m Cách bờ từ 15÷ 20m nông nhất là 1,2 ÷ 1,3m; sâu nhất 2 ÷ 2,4 m Cách bờ từ 100m nông nhất là 2,4÷ 2,8m; sâu nhất dưới 0,5 m 1.5 Điều kiện khí tượng thủy văn Đặc điểm nổi bật nhất của khí hậu Hà Nội là sự tương phản giữa mùa đông và mùa hè, cả về tính chất phạm vi và cường độ các trung tâm khí áp, các khối không khí thịnh hành và hệ thống thời tiết kèm theo. Khí hậu Hà Nội là khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh. Quanh nǎm tiếp nhận lượng bức xạ Mặt Trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao.

Độ ẩm và lượng mưa khá lớn, trung bình 114 ngày mưa một năm. Có sự khác biệt giữa hai mùa nóng, lạnh. Mùa nóng kéo dài từ tháng 5 tới tháng 9, kèm theo mưa nhiều, nhiệt độ trung bình 28,1°C. Từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau là khí hậu của mùa đông với nhiệt độ trung bình 18,6°C.

Cùng với hai thời kỳ chuyển tiếp vào tháng 4 và tháng 10, có đủ bốn mùa xuân, hạ, thu và đông [1]. Nhiệt độ Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm: 23,4˚C + Tháng nóng nhất : 32˚C (tháng 6,7,8) + Tháng lạnh nhất : 12,8˚C Nhiệt độ không khí dao động trong ngày: + Cả năm : 6,1˚C + Tháng lớn nhất : 7,2˚C (tháng 5) + Tháng nhỏ nhất : 4,7˚C (tháng 3) Mùa lạnh nhiệt độ không khí thấp hơn nhiều so với các vùng nhiệt đới khác, nhiệt độ dao động năm gần đạt 9˚C - 14˚C, đồng thời mỗi khi có gió lạnh nhiệt độ có thể giảm xuống dưới 10˚C, gây ra biên độ nhiệt độ ngày lớn. Ngoài ra mùa lạnh luôn có mưa phùn và độ ẩm cao. Độ ẩm cao nhất thường vào cuối mùa xuân, tháng 2 và tháng 3, độ ẩm có thể lên tới hơn 90%.

8 Mùa nóng có chế độ nhiệt độ ổn định hơn mùa lạnh, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông – Nam từ Vịnh Bắc Bộ (Thái Bình Dương) và gió mùa Tây – Nam từ Ấn Độ Dương. Nhiệt độ trung bình ngày lớn do đó lượng bức xạ tổng cộng rất lớn.1 Nhiệt độ trung bình tháng ở Hà Nội trong khoảng từ năm 2009-2013 (°C) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm 2009 18,5 18,2 20,5 25,1 27,3 30,6 30,0 28,2 28,3 27,5 24,7 18,5 2010 19 18 22 27 31 32 32 32 31 28 24 22 2011 17,2 18,1 20,7 24,2 26,6 29,8 29,2 29,1 28,3 26,1 23,1 19,3 2012 16,2 14,1 20,2 24,3 27,8 27,8 25,2 23,1 24,3 25,1 23,1 20,3 2013 12,8 17,7 17,1 23,8 27,2 29,5 29,9 28,9 27,5 24,5 23,9 17,4 (Nguồn: Báo cáo thống kê khí tượng - thủy văn Trung ương) Lượng mưa Lưu lượng mưa hàng năm: + Số giờ mưa trong năm: 1,676 giờ/năm + Mùa mưa từ tháng 4 – 10 + Nhiều nhất từ tháng 7 – 9 + Số ngày mưa hàng năm: 145 ngày/năm + Tháng nhiều nhất là tháng 8 có 17 ngày mưa.2 Lượng mưa bình quân tháng (mm) Năm 2000 2010 2011 2012 2013 Tháng 1 11,4 0,4 3,0 8,5 9,3 2 35,6 25,2 25,0 28,2 17,5 3 27,4 30,9 29,4 82,4 42,0 4 32,9 17,9 97,5 145,9 105,8 5 221,4 139,6 118,1 178,6 149,0 6 278,0 96,8 210,9 245,9 395,5 7 277,9 247,0 286,3 610,1 254,4 8 377,2 353,8 330,4 247,4 313,2 9 366,0 183,1 388,3 105,3 247,6 10 17,8 28,3 145,0 8,7 177,6 11 91,9 116,2 4,8 15,4 31,8 12 26,8 1,2 20,6 18,9 55,1 (Nguồn: Báo cáo thống kê khí tượng - thủy văn trung ương) Hướng gió Hình 1.2 Hoa gió tại trạm quan trắc khí tượng 10 - Mùa đông hướng gió chủ đạo là Đông Bắc, mùa hè có hướng gió chủ đạo là Đông Nam - Tốc độ gió trung bình trong năm : 8 m/s; - Tốc độ gió mạnh nhất trong năm : 20 m/s; - Tốc độ gió thấp nhất trong năm : 3 m/s. Vùng đồng bằng Bắc Bộ nói chung và Hà Nội nói riêng nằm trong vùng ảnh hưởng gió mùa. Gió chủ đạo mùa hè là gió mùa Đông Nam với tần suất từ 41,5 đến 57,5%, bắt nguồn từ Thái Bình Dương mang theo không khí mát và ẩm từ đại dương.

Gió chủ đạo về mùa đông là gió mùa Đông Bắc với tần suất 28,6% đến 29,8% mang tính khô vào đầu mùa lạnh và ẩm thịnh hành về cuối mùa. Trong mùa đông cũng xuất hiện gió mùa Đông Nam với tần suất khá cao 28,3% đem lại thời tiết dễ chịu. Ngoài ra, về mùa hè Hà Nội còn chịu ảnh hưởng của gió mùa hướng Tây khô nóng song tần suất không lớn. Số giờ nắng và bức xạ - Tổng số giờ nắng trong năm bình quân: 1.063,6 giờ/năm + Tháng cao nhất: 151,4 giờ/tháng (tháng 7 năm 2013) + Tháng thấp nhất: 4 giờ/tháng (tháng 1 năm 2013) - Theo số liệu đo đạc tại trạm Láng và Hoài Đức (Hà Nội), tổng lượng bức xạ đo đạc và tính toán được ở khu vực hồ Tây có giá trị cực đại là 304,5 cal/cm2.ngày (tháng 4); giá trị cực tiểu là 137,2 cal/cm2.

Bão Thời gian có bão đổ bộ vào khu vực phía Bắc thường từ tháng 6 đến tháng 10 trong năm và tập trung chủ yếu từ tháng 7 đến tháng 9. Khu vực Hà Nội phần lớn chịu ảnh hưởng của bão. Trong năm tổng số cơn bão ảnh hưởng đến khu vực Hà Nội từ 7 đến 10 cơn bão. Tốc độ gió lớn nhất đạt 20 m/s, có trận gió đạt tốc độ 40 m/s.

Bão thường gây mưa kéo dài từ 1 đến 2 ngày, có khi đến 5-6 ngày, lượng mưa trên 200mm 11 Độ ẩm Độ ẩm biến đổi theo mùa; cao nhất vào cuối mùa xuân 71% đến 83%. Mùa đông có độ ẩm thấp nhất, từ tháng 11 đến tháng 1 là 67% đến 71%. Chế độ mưa, bão - Lượng mưa trung bình hàng năm: 1.893 mm - Số ngày mưa trung bình: 144 ngày - Lượng mưa ngày lớn nhất: 568 mm - Lượng bốc hơi trung bình năm: 936 mm - Số ngày có mưa phùn trung bình năm: 38,7 ngày. Khu vực này hàng năm chịu ảnh hưởng của một số cơn bão, nhưng vận tốc nhỏ v=20m/s – 30m/s.

Mực nước hồ Tây Hồ Tây có mực nước ngầm trong tầng chứa áp +3,72m, mực nước duy trì thường xuyên khoảng 5,3 - 6,1m, mức nước cao nhất lòng hồ +6,8m, mực nước trung bình từ 6–6.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 1.