Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Cái, tỉnh Ninh Thuận, với chiều dài khoảng 120 km và diện tích lưu vực chiếm 74% diện tích tự nhiên của tỉnh, đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệp và điều tiết lũ. Ninh Thuận là tỉnh có lượng mưa trung bình năm thấp nhất cả nước, chỉ khoảng 700-1000 mm, với mùa mưa ngắn và phân bố không đều theo thời gian và không gian. Theo số liệu quan trắc giai đoạn 2012-2014, chất lượng nước trên lưu vực sông Cái tương đối ổn định, tuy nhiên từ năm 2015, các chỉ số ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng như BOD5, NH4+, Coliform có xu hướng tăng vượt quy chuẩn cho phép, đặc biệt tại các kênh Bắc nhánh Phan Rang và Ninh Hải. Nguồn ô nhiễm chủ yếu xuất phát từ nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý tập trung, nước thải công nghiệp, nông nghiệp và hoạt động khai thác khoáng sản.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá và dự báo chất lượng nước trên lưu vực sông Cái đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035, làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng các chương trình quản lý, bảo vệ nguồn nước đạt Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên lưu vực sông Cái thuộc tỉnh Ninh Thuận, với đối tượng là chất lượng nguồn nước mặt. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ môi trường nước, đồng thời hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội bền vững của tỉnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình sau:

  • Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI): Là chỉ số tổng hợp được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước như DO, BOD5, Coliform, NH4+, PO4^3-, COD, TSS, pH... WQI giúp mô tả định lượng chất lượng nước và khả năng sử dụng nguồn nước theo thang điểm chuẩn, được phát triển và ứng dụng rộng rãi trên thế giới và tại Việt Nam.

  • Mô hình thủy lực và mô hình lan truyền ô nhiễm MIKE 11: Sử dụng để mô phỏng dòng chảy thủy văn, thủy lực và quá trình lan truyền các chất ô nhiễm trong lưu vực sông. Mô hình này giúp dự báo diễn biến chất lượng nước theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội.

  • Khái niệm khả năng tiếp nhận và sức chịu tải của sông: Đánh giá khả năng tự làm sạch, tiếp nhận nước thải và giới hạn tải lượng ô nhiễm mà lưu vực sông có thể chịu đựng mà không làm suy giảm chất lượng nước vượt quá quy chuẩn.

Các khái niệm chính bao gồm: chỉ số WQI, các thông số ô nhiễm (DO, BOD5, NH4+, Coliform, Fe, TSS), mô hình thủy lực MIKE 11, khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của lưu vực.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu quan trắc chất lượng nước mặt giai đoạn 2012-2019 do Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi trường tỉnh Ninh Thuận cung cấp; số liệu về dân số, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội tỉnh Ninh Thuận; dữ liệu về các công trình thủy lợi, cấp nước, các nguồn xả thải sinh hoạt, công nghiệp, y tế và nông nghiệp.

  • Phương pháp phân tích: Thống kê mô tả các thông số chất lượng nước, phân tích xu hướng biến động theo thời gian và không gian; tính toán chỉ số WQI theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT (2011) của Tổng cục Môi trường; phân tích tải lượng ô nhiễm và khả năng chịu tải của lưu vực.

  • Phương pháp mô hình hóa: Xây dựng và hiệu chỉnh mô hình thủy lực và mô hình lan truyền ô nhiễm MIKE 11 dựa trên số liệu đo đạc thực tế; mô phỏng các kịch bản phát triển kinh tế xã hội đến năm 2025 và 2035 để dự báo chất lượng nước và tải lượng ô nhiễm.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu từ năm 2017 đến 2019; xây dựng mô hình và hiệu chỉnh trong năm 2019-2020; phân tích kết quả và đề xuất giải pháp trong năm 2020.

Cỡ mẫu quan trắc chất lượng nước gồm hơn 20 điểm quan trắc trên lưu vực sông Cái, lựa chọn dựa trên vị trí hợp lưu các nhánh sông chính và các khu vực chịu ảnh hưởng của nguồn thải. Phương pháp chọn mẫu kết hợp khảo sát thực địa và sử dụng dữ liệu quan trắc định kỳ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước hiện trạng: Năm 2019, đoạn thượng nguồn sông Cái có 11/14 thông số đạt giới hạn cho phép theo cột A2 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, tuy nhiên TSS, Fe và Coliform vượt giới hạn. Đoạn hạ nguồn có 11/14 thông số đạt giới hạn cột B1, các thông số còn lại cũng vượt quy chuẩn, đặc biệt TSS, Fe, COD và Coliform tăng cao vào các tháng 11 và 12. Nồng độ Coliform dao động từ 12 x 10^3 đến 5,7 x 10^5 MPN/100mL, vượt quy chuẩn từ 1,6 đến 77 lần.

  2. Dự báo tải lượng ô nhiễm: Lưu lượng xả thải nước sinh hoạt dự báo tăng từ khoảng 1.200 m^3/ngày đêm năm 2017 lên khoảng 3.500 m^3/ngày đêm năm 2035. Tải lượng BOD5, NH4+ và PO4^3- dự kiến tăng tương ứng theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội, với mức tăng từ 20-40% tùy khu vực.

  3. Khả năng tiếp nhận và sức chịu tải: Mô hình MIKE 11 cho thấy lưu vực sông Cái có khả năng tự làm sạch hạn chế, đặc biệt vào mùa khô khi lưu lượng dòng chảy thấp. Một số đoạn sông có nguy cơ quá tải ô nhiễm, nhất là khu vực gần các khu dân cư và cụm công nghiệp.

  4. Ảnh hưởng của các nguồn thải: Nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý tập trung là nguồn ô nhiễm chính, chiếm tỷ lệ lớn trong tổng tải lượng ô nhiễm. Các khu công nghiệp và cơ sở sản xuất có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn, tuy nhiên vẫn có hiện tượng vượt ngưỡng Coliform do nước thải sinh hoạt và hoạt động nông nghiệp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật Coliform là do nước thải sinh hoạt chưa được thu gom và xử lý tập trung, đặc biệt tại các thị trấn nhỏ và khu vực nông thôn. Sự gia tăng dân số và tốc độ đô thị hóa làm tăng lưu lượng nước thải, gây áp lực lên khả năng tự làm sạch của sông. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả cho thấy xu hướng ô nhiễm có chiều hướng gia tăng, nhất là trong các tháng mùa mưa do nước mưa cuốn trôi chất thải từ đất liền.

Việc sử dụng mô hình MIKE 11 giúp mô phỏng chính xác diễn biến chất lượng nước theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội, hỗ trợ đánh giá hiệu quả các giải pháp quản lý. Kết quả mô hình có thể được trình bày qua biểu đồ diễn biến các thông số DO, BOD5, NH4+ theo thời gian và không gian, cũng như bảng tổng hợp tải lượng ô nhiễm cho từng đoạn sông.

Các kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo của ngành tài nguyên môi trường và các nghiên cứu tương tự tại các lưu vực sông khác ở Việt Nam, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách quản lý nguồn nước hiệu quả.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tập trung: Mục tiêu giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật Coliform, ưu tiên các khu vực thị trấn và dân cư dọc sông Cái. Thời gian thực hiện trong 5 năm tới, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với chính quyền địa phương triển khai.

  2. Tăng cường giám sát chất lượng nước mặt: Thiết lập mạng lưới quan trắc bổ sung tại các điểm nóng ô nhiễm, áp dụng công nghệ QA/QC nghiêm ngặt để đảm bảo dữ liệu chính xác. Thực hiện định kỳ hàng quý, do Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi trường tỉnh chủ trì.

  3. Kiểm soát và quản lý nguồn thải công nghiệp và nông nghiệp: Áp dụng các biện pháp xử lý nước thải tiên tiến, kiểm tra định kỳ hệ thống xử lý nước thải tại các khu công nghiệp, đồng thời hướng dẫn nông dân áp dụng kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm trong chăn nuôi và sử dụng phân bón. Thời gian thực hiện liên tục, do Sở Công Thương và Sở Nông nghiệp phối hợp thực hiện.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục về bảo vệ nguồn nước, khuyến khích người dân tham gia bảo vệ môi trường, hạn chế xả thải trực tiếp ra sông. Thực hiện thường xuyên, do các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương đảm nhiệm.

  5. Phát triển mô hình quản lý tổng hợp lưu vực sông: Áp dụng công nghệ GIS và mô hình thủy văn để quản lý, dự báo và ra quyết định kịp thời trong bảo vệ nguồn nước. Thời gian triển khai trong 3 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch quản lý chất lượng nước lưu vực sông Cái, đảm bảo phát triển bền vững.

  2. Các nhà nghiên cứu và học thuật trong lĩnh vực kỹ thuật tài nguyên nước: Tham khảo phương pháp đánh giá, mô hình hóa và phân tích dữ liệu để áp dụng hoặc phát triển nghiên cứu tương tự tại các lưu vực sông khác.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong các khu công nghiệp và sản xuất: Hiểu rõ tác động của hoạt động sản xuất đến chất lượng nước, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải và tuân thủ quy chuẩn môi trường.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về bảo vệ nguồn nước, tham gia giám sát và thực hiện các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước mặt.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số WQI là gì và tại sao quan trọng trong đánh giá chất lượng nước?
    WQI là chỉ số tổng hợp từ nhiều thông số chất lượng nước, giúp đánh giá nhanh và tổng quát mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng nguồn nước. Ví dụ, WQI thấp cho thấy nước bị ô nhiễm nặng, cần có biện pháp xử lý.

  2. Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước trên lưu vực sông Cái là gì?
    Chủ yếu do nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý tập trung, nước thải từ hoạt động nông nghiệp và một phần từ các khu công nghiệp. Nồng độ Coliform vượt quy chuẩn là minh chứng rõ ràng.

  3. Mô hình MIKE 11 được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
    MIKE 11 mô phỏng dòng chảy và lan truyền ô nhiễm trong sông, giúp dự báo chất lượng nước theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội, từ đó hỗ trợ ra quyết định quản lý hiệu quả.

  4. Các giải pháp đề xuất có thể thực hiện trong thời gian bao lâu?
    Các giải pháp như xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung và tăng cường giám sát có thể thực hiện trong vòng 3-5 năm, tùy theo nguồn lực và sự phối hợp của các bên liên quan.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia bảo vệ chất lượng nước?
    Thông qua các chương trình tuyên truyền, giáo dục và khuyến khích người dân không xả thải trực tiếp, tham gia giám sát môi trường, góp phần giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước.

Kết luận

  • Đã đánh giá và dự báo được chất lượng nước trên lưu vực sông Cái đến năm 2025 và 2035, xác định các thông số ô nhiễm chủ yếu vượt quy chuẩn như Coliform, Fe, TSS.
  • Mô hình MIKE 11 hiệu quả trong mô phỏng dòng chảy và lan truyền ô nhiễm, hỗ trợ dự báo và quản lý chất lượng nước.
  • Khả năng tiếp nhận nước thải và sức chịu tải của lưu vực có giới hạn, cần kiểm soát chặt chẽ các nguồn thải.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, giám sát và xử lý nước thải phù hợp với mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Ninh Thuận.
  • Khuyến nghị triển khai các chương trình thu gom, xử lý nước thải tập trung, tăng cường giám sát và nâng cao nhận thức cộng đồng trong vòng 3-5 năm tới.

Hành động tiếp theo: Cơ quan quản lý và các bên liên quan cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục cập nhật, giám sát chất lượng nước để đảm bảo nguồn nước lưu vực sông Cái được bảo vệ bền vững.