Ứng dụng mô hình Hec – Ras trong mô phỏng chất lượng nước Sông Thị Tính, Tỉnh Bình Dương và đề xuất giải pháp quản lý :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và Môi trường

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VÕ TRẦN HOÀNG

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HEC – RAS TRONG

MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC

SÔNG THỊ TÍNH, TỈNH BÌNH DƯƠNG VÀ

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ

Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Mã chuyên ngành: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Lương Văn Việt

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường

Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 10 tháng 07 năm 2021

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. PGS.TS. Lê Hùng Anh - Chủ tịch Hội đồng

2. PGS.TS. Đào Nguyên Khôi - Phản biện 1

3. TS. Lê Việt Thắng - Phản biện 2

4. TS. Lê Hữu Quỳnh Anh - Ủy viên

5. TS. Trần Trí Dũng - Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN TRƯỞNG

ii

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: VÕ TRẦN HOÀNG MSHV: 17000871

Ngày, tháng, năm sinh: 06/10/1987 Nơi sinh: Hà Tĩnh

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã chuyên ngành: 60850101

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Ứng dụng mô hình HEC-RAS trong mô phỏng chất lượng nước sông Thị Tính, tỉnh

Bình Dương và đề xuất giải pháp quản lý.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Ứng dụng mô hình HEC-RAS để đánh giá mô phỏng chất lượng nước sông lưu vực

Sông Thị Tính đồng thời đưa các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước mặt.

Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng để các nhà quản lý đánh

giá hiệu quả các giải pháp đã áp dụng trong công tác quản lý tài nguyên nước lưu vực

song, suối trên địa bàn tỉnh.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo Quyết định số 1537/QĐ-ĐHCN ngày 10/11/2020

của Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh về việc giao đề tài hướng

dẫn luận văn Thạc sĩ.

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/4/2021

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Lương Văn Việt

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

PGS. TS. Lương Văn Việt

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

VIỆN TRƯỞNG

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy

Cô, gia đình và bạn bè.

Đầu tiên, tác giả xin gửi đến Thầy hướng dẫn PGS.TS. Lương Văn Việt lời cám ơn

chân thành và sâu sắc nhất vì đã hướng dẫn tận tình trong quá trình thực hiện luận

văn.

Với lòng biết ơn sâu sắc, xin gửi đến Quý Thầy Cô Viện Khoa học công nghệ và

Quản lý môi trường – Trường Đại học Công nghiệp, thành phố Hồ Chí Minh và các

bạn học viên lớp Cao học Quản lý tài nguyên và môi trường 7A đã tạo điều kiện thuận

lợi, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập tại trường.

Xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ Sở Tài nguyên và Môi trường, Trạm khí tượng

Thủy văn Sở Sao tỉnh Bình Dương lời cảm ơn vì đã giúp đỡ nhiệt tình, cung cấp tài

liệu cần thiết để tác giả thực hiện luận văn.

Cám ơn những người bạn, đồng nghiệp luôn hỗ trợ và giúp đỡ tác giả trong suốt quá

trình thực hiện luận văn.

Sau cùng xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến bố, mẹ và anh chị em trong gia đình đã động

viên, hỗ trợ tác giả trong suốt thời gian qua.

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đề tài “Ứng dụng mô hình HEC-RAS trong mô phỏng chất lượng nước sông Thị

Tính, tỉnh Bình Dương và đề xuất giải pháp quản lý” sẽ phân chia lưu vực sông Thị

Tính thành 23 tiểu lưu vực nhỏ, sau đó sử dụng mô hình thủy lực HEC-RAS tiến hành

mô phỏng chất lượng nhằm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ các chất ô nhiễm BOD5

và COD.

Kết quả tính toán chỉ số NSI (Nash-Sutcliffe) tại các mặt cắt có giá trị từ 0,52

đến 0,68 cho thấy kết quả mô phỏng giữa số liệu quan trắc với số liệu mô phỏng

chỉ tiêu COD, BOD5 tại các mặt cắt có độ chính xác ở mức trung bình. Kết quả

mô phỏng cho thấy có sự biến động chất lượng nước sông Thị Tính theo mùa

khô và mùa mưa trong giai đoạn từ năm 2018 đến năm 2020, trong đó khu vực

ô nhiễm tập trung ở đoạn sông Thị Tính chảy qua địa bàn Thị xã Bến Cát.

iii

ABSTRACT

The topic "Application of HEC-RAS model in simulating water quality of Thi

Tinh river, Binh Duong province and proposing management solutions" will

divide Thi Tinh river basin into 23 sub-basins, then use HEC-RAS hydraulic

model conducts quality simulation to evaluate the influence of BOD5 and COD

concentrations.

The results of calculation of NSI index (Nash-Sutcliffe) at the cross-sections

with values from 0,52 to 0,68 show that the simulation results between the

monitoring data and the simulation data of COD, BOD5 at different locations.

The cross section has average accuracy. The simulation results show that there

is a change in water quality of Thi Tinh river according to the dry season and

the rainy season in the period from 2018 to 2020, in which the polluted area is

concentrated in the section of Thi Tinh river flowing through Ben Cat commune.

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm nghiên cứu, tìm

hiểu của riêng cá nhân tôi. Kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa

được công bố trong bất kì công trình nghiên cứu nào. Các trích dẫn về bảng biểu, kết

quả nghiên cứu của những tác giả khác, tài liệu tham khảo trong luận văn đều có

nguồn gốc rõ ràng và theo đúng quy định. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo

lời cam đoan của tôi.

Học viên

Võ Trần Hoàng

v

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ............................................................................ ii

ABSTRACT.............................................................................................................. iii

LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iv

MỤC LỤC...................................................................................................................v

DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... viii

DANH/ MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................x

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1

1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................2

4. Cách tiếp cận nghiên cứu .....................................................................................3

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU .........................................5

1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu....................................................................5

1.1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Bình Dương..................................5

1.1.2 Đặc điểm sông Thị Tính...............................................................................8

1.1.3 Các nguồn ô nhiễm tác động đến chất lượng nước sông Thị Tính..............9

1.1.4 Chất lượng nước mặt sông Thị Tính ..........................................................14

1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước .............................................20

1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới ............................................................................20

1.2.2 Nghiên cứu tại Việt Nam............................................................................21

1.3 Đề xuất hướng nghiên cứu ..............................................................................23

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................25

2.1 Nội dung nghiên cứu........................................................................................25

2.2 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................25

2.2.1 Phương pháp thu thập xử lý số liệu ...........................................................25

2.2.2 Phương pháp điều tra, khảo sát.................................................................26

vi

2.2.3 Phương pháp GIS và RS ............................................................................26

2.2.4 Phương pháp mô hình...............................................................................27

2.2.4.1 Phần mềm Hec-GeoHMS ....................................................................27

2.2.4.2 Phần mềm Hec-HMS...........................................................................27

2.3 Mô hình HEC – RAS .......................................................................................34

2.3.1 Giới thiệu về mô hình HEC-RAS ...............................................................34

2.3.2 Phương trình mô phỏng chất lượng nước trong HEC-RAS.......................35

2.3.3 Các thiết lập trong mô phỏng lan truyền ô nhiễm .....................................44

2.3.4 Lược đồ phương pháp................................................................................45

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..................................................................47

3.1 Kết quả điều tra các nguồn thải trên lưu vực sông Thị Tính ...........................47

3.1.1 Nước thải sinh hoạt....................................................................................47

3.1.2 Nước thải từ hoạt động chăn nuôi .............................................................50

3.1.3 Nước thải công nghiệp...............................................................................51

3.1.3.1 Nước thải của các doanh nghiệp nằm trong KCN ...............................51

3.1.3.2 Nước thải của các doanh nghiệp nằm ngoài KCN...............................55

3.2 Phân chia lưu vực và mô phỏng mưa dòng chảy trên lưu vực sông Thị Tính.57

3.3 Xác định biên trên và nhập biên cho HEC-RAS..............................................61

3.3.1 Xác định lưu lượng nước thải và tải lương ô nhiễm nước thải sinh hoạt..61

3.3.2 Xác định lưu lượng nước thải và tải lương ô nhiễm nước thải công

nghiệp..................................................................................................................62

3.4 Kết quả mô phỏng thủy lực..............................................................................66

3.5 Kết quả mô phỏng chất lượng nước sông Thị Tính giai đoạn từ năm 2018 đến

năm 2020................................................................................................................71

3.5.1 Đánh giá kết quả mô phỏng. ......................................................................71

3.5.2 Diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian. ........................81

3.6 Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Thị Tính ...85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................87

1.Kết luận...............................................................................................................87

2. Kiến nghị............................................................................................................88

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................89

vii

PHỤ LỤC..................................................................................................................91

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN .......................................................109

viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính tỉnh Bình Dương ...........................................................5

Hình 1.2 Nước thải chăn nuôi ở xã Long Nguyên, huyện Bàu Bàng .......................13

Hình 1.3 Sơ đồ vị trí các nguổn thải lớn trên lưu vực sông Thị Tính.......................13

Hình 1.4 Kết quả quan trắc nước mặt sông Thị Tính ở vị trí STT1..........................15

Hình 1.5 Kết quả quan trắc nước mặt sông Thị Tính ở vị trí STT2..........................16

Hình 1.6 Kết quả quan trắc nước mặt sông Thị Tính ở vị trí STT3..........................17

Hình 1.7 Kết quả quan trắc nước mặt sông Thị Tính ở vị trí RTT1 .........................18

Hình 1.8 Kết quả quan trắc nước mặt sông Thị Tính ở vị trí RTT2 .........................19

Hình 2.1 Biểu đồ mưa ...............................................................................................28

Hình 2.2 Phương pháp đường đơn vị........................................................................31

Hình 2.3 Vị trí mặt cắt và điểm tính toán ô nhiễm....................................................36

Hình 3.1 Kết quả quan trắc nước thải các KCN năm 2020.......................................54

Hình 3.2. Các điểm xả thải lớn ra suối Bến Ván thuộc lưu vực sông Thị Tính........57

Hình 3.3 Bản đồ mạng lưới tính HMS lưu vực sông Thị Tính .................................58

Hình 3.4 Biểu đồ lượng mưa trung bình trong 03 năm.............................................60

Hình 3.5 Kết quả mô phỏng dòng chảy mặt tới nút J165 .........................................61

Hình 3.6 Sơ đồ mạng lưới sông Thị Tính ở khu vực mô phỏng ...............................67

Hình 3.7 Biểu đồ điều kiện biên trên J135................................................................68

Hình 3.8 Biểu đồ lưu lượng dòng nhập bên tại mặt cắt 1346, nhánh sông TT2.......69

Hình 3.9 Các thiết lập trong mô hình Hec-RAS .......................................................69

Hình 3.10 Các thiết lập trong mô phỏng thủy lực.....................................................70

Hình 3.11 Kết quả mô phỏng mực nước tại mặt cắt 1346, nhánh TT2 ....................70

Hình 3.12 Mô phỏng chất lượng nước sông Thị Tính. .............................................82

Hình 3.13 Kết quả mô phỏng COD tại mặt cắt 1346, nhánh sông TT2....................83

Hình 3.14 Kết quả mô phỏng BOD5 tại mặt cắt 1346, nhánh sông TT2..................83

Hình 3.15 Kết quả mô phỏng nồng độ COD (giai đoạn mùa khô) ...........................84

Hình 3.16 Kết quả mô phỏng nồng độ COD (giai đoạn mùa mưa)..........................84

ix

DANH/ MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các nguồn thải lớn thải ra sông Thị Tính ..................................................10

Bảng 2.1 Các trạm đo mưa........................................................................................26

Bảng 3.1 Hệ số cấp nước theo đơn vị hành chính.....................................................47

Bảng 3.2 Lượng nước thải phát sinh do sinh hoạt tại các xã phường.......................47

Bảng 3.3 Nhu cầu sử dụng nước của các xã phường ................................................48

Bảng 3.4 Hệ số không điều hòa ngày đối với khu dân cư ........................................48

Bảng 3.5 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý .......49

Bảng 3.6 Lưu lượng nước thải của vật nuôi..............................................................50

Bảng 3.7 Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi .............................51

Bảng 3.8 Lưu lượng nước thải của các KCN và doanh nghiệp nằm trong KCN .....52

Bảng 3.9 Hệ số không điều hòa ngày đối với nhà máy.............................................53

Bảng 3.10 Các nguồn thải lớn trên lưu vực sông Thị Tính.......................................55

Bảng 3.11 Thông số vật lý của các tiểu lưu vực sông Thị Tính ...............................59

Bảng 3.12 Tải lượng BOD5 và COD trong nước thải sinh hoạt ...............................62

Bảng 3.13 Tải lượng BOD5 và COD trong nước thải công nghiệp ..........................63

Bảng 3.14 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu COD tại mặt cắt 1346...72

Bảng 3.15 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu BOD5 tại mặt cắt 1346 .73

Bảng 3.16 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu COD tại mặt cắt 438.....74

Bảng 3.17 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu BOD5 tại mặt cắt 438 ...75

Bảng 3.18 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu COD tại mặt cắt 4157...76

Bảng 3.19 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu BOD5 tại mặt cắt 4157 .77

Bảng 3.20 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu COD tại mặt cắt 2867...78

Bảng 3.21 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu BOD5 tại mặt cắt 2867 .79

Bảng 3.22 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu COD tại mặt cắt 6438...80

Bảng 3.23 Số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng chỉ tiêu BOD5 tại mặt cắt 6438 .81