Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học về phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng - Ứng dụng cho sông Nhuệ - sông Đáy

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học về phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng - Ứng dụng cho sông Nhuệ - sông Đáy

1. BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Cái Anh Tú NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THEO MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG - ỨNG DỤNG CHO SÔNG NHUỆ - SÔNG ĐÁY Ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Mã số: 9850101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2020
2. Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Dương Hồng Sơn - Viện Khoa học Tài nguyên nước 2. TS. Lê Ngọc Cầu - Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Biến đổi khí hậu Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại: vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Thư viên Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
3. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Những hoạt động hữu hiệu thường được sử dụng để quản lý ô nhiễm nguồn nước là kiểm soát nguồn thải, quy hoạch hệ thống thoát nước và xử lý nước thải, quy hoạch tài nguyên nước, Cơ sở để thực hiện các hoạt động trên cần dựa trên kết quả phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng hay nói cách khác, phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng (PVCLNS theo MĐSD) góp phần thực hiện tốt các hoạt động quản lý bảo vệ môi trường nguồn nước. Tuy nhiên, việc PVCLNS theo MĐSD tại Việt Nam hiện nay vẫn chưa được thực hiện đồng bộ, hệ thống theo quy trình chuẩn xác có cơ sở khoa học và thực tiễn. Điều này phần nào được thể hiện qua nhận định đưa ra trong báo cáo “Hiện trạng môi trường quốc gia, 2018” là “Căn cứ quan trọng để triển khai các công tác bảo vệ nguồn nước tại các lưu vực sông là xác định mục đích sử dụng của nguồn nước đến nay vẫn còn bỏ ngỏ” [7]. Việc PVCLNS theo MĐSD chưa được thống nhất trên cùng lưu vực cũng như giữa các lưu vực sông trên cả nước, gây khó khăn cho hoạt động quản lý tài nguyên nước tại các lưu vực sông. Xuất phát từ lý do và thực tiễn nêu trên, tác giả thực hiện luận án “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học về phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng - Ứng dụng cho sông Nhuệ - sông Đáy”. 2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án: - Mục tiêu nghiên cứu của luận án
4. 2 + Xác định và làm rõ được cơ sở khoa học thực hiện PVCLNS theo MĐSD. + Đề xuất các tiêu chí, quy trình, nội dung thực hiện PVCLNS theo MĐSD. + Nghiên cứu ứng dụng quy trình PVCLNS cho sông Nhuệ, sông Đáy theo MĐSD. - Nội dung nghiên cứu của luận án Để đaṭ đươc̣ muc̣ tiêu trên, luâṇ án giải quyết các nôị dung: + Tổng quan các nghiên cứu về cơ sở khoa học PVCLNS theo MĐSD của một nước trên thế giới và Việt Nam. Tổng quan các nghiên cứu về chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy. + Tiếp cận, xây dựng cơ sở khoa học PVCLNS theo MĐSD + Ứng dụng, hiệu chỉnh cơ sở khoa học PVCLNS theo MĐSD vào thực tiễn (cho sông Nhuệ, sông Đáy). 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở khoa học về PVCLN theo MĐSD áp dụng cho tất cả các dòng sông. - Phạm vi nghiên cứu: Cho tất cả các dòng sông (phạm vi áp dụng trong luận án là sông Nhuệ, sông Đáy). 4. Cách tiếp cận cơ sở khoa học phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng Cách tiếp cận cho vấn đề nghiên cứu của luận án gồm có: Quản lý tổng hợp; hệ thống và tiếp cận sinh thái. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Luận án đã xác định là làm rõ phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu cho việc PVCLNS theo MĐSD như:
5. 3 + Phân vùng chất lượng nước theo MĐSD được xác định là một dạng của phân vùng chức năng môi trường với đơn vị “vùng” tương ứng với dòng sông và “tiểu vùng“ tương ứng với các đoạn sông. + Đánh giá chất lượng nước trong phân vùng chất lượng nước theo MĐSD không chỉ đơn thuần dựa trên cơ sở so sánh kết quả quan trắc chất lượng nước với QCVN 08-MT:2015/BTNMT và WQI mà còn cần gắn liền với đặc điểm cụ thể về các yếu tố nội, ngoại vi có liên quan tại sông/đoạn sông cũng như cần phối hợp thực hiện các công cụ hỗ trợ về các chỉ số WQIaq ,WQIhi, DRo để đánh giá. Quy trình thực hiện PVCLNS theo MĐSD được luận án đề xuất trên cơ sở xem xét và đánh giá 19 tiêu chí thuộc 3 nhóm về đặc điểm tự nhiên, đặc điểm xã hội, đặc điểm môi trường. Cơ sở đưa ra các tiêu chí cần thiết đáp ứng về tính khoa học, phù hợp với điều kiện thực tế và mang tính khả thi với điều kiện quản lý tài nguyên nước mặt của Việt Nam. - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận án là tài liệu hữu ích cho hoạt động quản lý tài nguyên nước mặt, trong đó có việc xây dựng quy hoạch BVMT, quy hoạch phát triển KT-XH, QHTNN, quy hoạch thoát nước và xử lý nước thải và hỗ trợ để thực hiện có hiệu quả hơn các hoạt động quản lý môi trường khác có liên quan đến BVMT nước sông.
6. 4 6. Đóng góp mới của luận án - Xây dựng được bộ tiêu chí về PVCLNS theo MĐSD theo 3 nhóm đặc điểm tự nhiên, xã hội và môi trường. - Xây dựng được quy trình và nội dung thực hiện PVCLNS theo MĐSD và áp dụng thành công cho sông Nhuệ, sông Đáy. 7. Bố cục của luận án Gồm phần Mở đầu, Kết luận, Kiến nghị và 4 chương: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến cơ sở khoa học và thực hiện PVCLNS theo MĐSD Chương 2: Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Xây dựng cơ sở khoa học PVCLNS theo MĐSD Chương 4: Áp dụng cơ sở khoa học PVCLNS theo MĐSD cho sông Nhuệ, sông Đáy.
7. 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC HIỆN PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THEO MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về cơ sở khoa học phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng 1.1.1. Tổng quan các nghiên cứu về cơ sở khoa học phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng của một số nước trên thế giới Nước Úc [79], [82], [97]: Nước Úc (2000 và 2005) đưa ra Kế hoạch hành động quốc gia về chất lượng nước và Mục đích chất lượng nước (MĐCLN) sơ bộ. Xác định MĐCLN được chia thành 2 giai đoạn với 10 bước thực hiện. CHLB Đức [89], [90]: Đã đưa ra hướng dẫn phương pháp xác định các MĐCLN cho đoạn sông dựa trên hệ thống phân loại với kết quả giám sát 18 thông số (các dòng sông Elbe, Rhine và Danube). Hoa Kỳ [88]: Cơ sở khoa học để PVCLNS theo MĐSD được đưa ra trên cơ sở xem xét các yếu tố về đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội. Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đã đưa khung quy trình gồm 4 bước xác định chất lượng nước theo MĐSD chung cho toàn quốc. Nhật Bản [75: Tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước được quy định trong Luật Kiểm soát ô nhiễm nước. Trong đó, tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước (với 37 thông số). Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) [107]: WHO đưa ra hướng dẫn bảo vệ môi trường giải trí (2003). Hướng dẫn chỉ tập trung
8. 6 vào bảo vệ môi trường giải trí, trong khi đó còn nhiều MĐSD khác của nguồn nước cần quan tâm lại chưa được WHO đề cập. 1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến cơ sở khoa học phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng ở Việt Nam Lê Trình và n.n.k (2008) [58]; Phạm Thế Quang, Dương Hồng Sơn và n.n.k (2010) [33]; Sở TN và MT tỉnh Thái Nguyên (2011) [37]; Năm 2012 và 2016, Trung tâm Quan trắc Môi trường [43], [62]. Từ kết quả tổng quan về các nghiên cứu liên quan thì nghiên cứu sinh nhận thấy, những vấn đề chính còn bỏ ngỏ về các nội dung liên quan đến cơ sở khoa học và quy trình phân vùng chất lượng nước theo MĐSD lại chưa được thực hiện một cách đồng nhất, hệ thống, do vậy có một số hạn chế chính như sau: + Cách tiếp cận đa phần các nghiên cứu chỉ tập trung sử dụng kết quả chất lượng nước để đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước và chưa đi sâu xem xét tổng hợp được các yếu tố nội và ngoại vi gây ảnh hưởng đến chất lượng nước theo MĐSD. + Kết quả phân vùng chất lượng nước cho các đoạn sông trên địa bàn chưa thể hiện được mối liên hệ với MĐSD nguồn nước. 1.2. Tổng quan các nghiên cứu về chất lượng và hiện trạng sử dụng nước sông Nhuệ, sông Đáy 1.2.1. Các nghiên cứu về chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy Lê Vũ Việt Phong, Trần Hồng Thái (2006) [32]; Cục quản lý
9. 7 Tài nguyên nước (2007) [17]; Nguyễn Văn Cư và n.n.k (2004 – 2009) [18]; Đặng Đình Đức (2009) [21]; Cục Quản lý chất thải và Cải thiện môi trường (2009) [19]; Văn Thị Hằng (2010) [24]; Trịnh Minh Ngọc và n.n.k (2013) [31]; Lê Hưng (2012) [27]; Uỷ ban bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy (2013 – 2014) [70]; Nguyễn Toàn Thắng (2016) [54]. Kết quả tổng quan các nghiên cứu về CLN sông Nhuệ, sông Đáy: - Các nghiên cứu dựa theo QCVN 08-MT:2008/BTNMT (nay là QCVN 08-MT:2015/BTNMT) để phân tích, so sánh và đánh giá với từng thông số môi trường và áp dụng các công cụ xác định chỉ số WQI, mô hình QUAL2E, MIKE 11 để giải quyết những vấn đề nghiên cứu. - Chất lượng nước sông Đáy tốt hơn sông Nhuệ (nước sông Nhuệ bị ô nhiễm rất nặng, sông Đáy chủ yếu bị ô nhiễm cục bộ tại một số khu vực đi qua khu dân cư, khu công nghiệp, tiếp nhận nguồn thải lớn). 1.2.2. Các nghiên cứu về hiện trạng sử dụng nước sông Nhuệ, sông Đáy Báo cáo QHTNN Nam Định (2017) [73]; Báo cáo QHTNN Ninh Bình (2017) [74]; Trung tâm quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường (2016) [62]. Kết quả tổng quan các nghiên cứu về hiện trạng sử dụng nước sông Nhuệ, sông Đáy: - Tại sông Đáy, hầu hết nước sông đều sử dụng nước cho từ 2 mục đích trở lên (Sử dụng nước cấp cho sinh hoạt, tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản). - So với sông Nhuệ, nước sông Đáy được sử dụng nhiều mục đích, thậm chí nhiều đoạn sông (Hà Nam, Ninh Bình) sử dụng nước cấp cho mục đích sinh hoạt.
10. 8 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 Chương 1 của luận án đã tổng quan các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về việc phân vùng chất lượng nước theo MĐSD. Từ đó đúc rút được những kinh nghiệm quốc tế và tình hình thực tiễn Việt Nam để làm rõ khoảng trống trong nghiên cứu này. Để góp phần hoàn thiện về cơ sở khoa học phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng ở Việt Nam, luận án đề xuất cách tiếp cận, phương pháp, nội dung thực hiện nhằm khắc phục những vấn đề bỏ ngỏ nêu trên. Sơ đồ nghiên cứu của luận án được thể hiện tại hình 1.5 Xác định cách tiếp cận Xây dựng cơ sơ khoa học PVCLNS Lựa chọn các phương theo MĐSD pháp/công cụ thực hiện PVCLNS theo MĐSD Xác định tiêu chí PVCLNS theo MĐSD Ứng dụng phân vùng chất lượng nước theo Xây dựng quy trình mục đích sử dụng tại với 12 bước và nội dụng sông Nhuệ và sông Đáy thực hiện Hình 1.5. Sơ đồ nghiên cứu của luận án
11. 9 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Bảng 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Xây dựng cơ sở khoa học và quy trình Tất cả các dòng sông PVCLNS theo MĐSD Sông Nhuệ và Áp dụng quy trình để phân đoạn chất sông Đáy lượng nước sông theo MĐSD 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp thu thập, phân tích, tổng hợp và kế thừa tài liệu nghiên cứu Phương pháp được sử dụng để thu thập, tổng hợp và phân tích các thông tin liên quan như: Điều kiện tự nhiên, KT-XH khu vực nghiên cứu, các văn bản pháp luật về bảo vệ và quản lý tài nguyên nước mặt, 2.2.2. Phương pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu, phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm Mẫu nước và phương pháp quan trắc được thực hiện theo quy định tại Thông tư số 29/2011/TT-BTNMT ngày 01 tháng 8 năm 2011. - Thừa kế kết quả phân tích chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy của Trung tâm Quan trắc Môi trường, Tổng cục Môi trường, giai đoạn 2010 – 2014 [43]. - Luận án thực hiện quan trắc 126 mẫu (72 mẫu nước sông Nhuệ, sông Đáy năm 2019 để so sánh chất lượng nước với giai đoạn 2010 - 2014 và 54 mẫu nước sông Nhuệ, sông Đáy, 2015- 2016 để đánh giá khả năng tự làm sạch của sông).
12. 10 2.2.3. Phương pháp/công cụ sử dụng chỉ số để đánh giá chất lượng nước Nghiên cứu sinh đề xuất và áp dụng phối hợp các công cụ trên để đánh giá CLN trong PVCLN sông theo MĐSD là: (i) Công cụ đánh giá CLN theo QCVN 08-MT:2015/ BTNMT [6]. (ii) Công cụ đánh giá CLN dựa theo chỉ số WQI [45], [46]. (iii) Phương pháp đánh giá CLN dựa theo chỉ số “sức khỏe dòng sông” (WQIaq, WQIhi, DRo) theo hiệp hội sông Mekong đề xuất (2011) [84], [89] ], [91], [93]. 2.2.4. Phương pháp tính toán nhu cầu sử dụng nước theo định mức hệ số Phương pháp này dựa trện các hệ số/định mức cấp nước cho các đối tượng có khả năng thu thập được dữ liệu đáng tin cậy [9], [10].[56], [57]. [80], [95]. 2.2.5. Phương pháp uớc tính lượng và tải lượng ô nhiễm Để ước tính lượng và tải lượng ô nhiễm các nguồn thải tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy, tác giả sử dụng phương pháp xác định nhanh theo hệ số ô nhiễm hiện nay Việt Nam vẫn đang áp dụng [94], [95], [103]. 2.2.6. Phương pháp chuyên gia và kỹ thuật Delphi Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến 30 chuyên gia để lựa chọn tiêu chí và mức/hạng từng tiêu chí. Kỹ thuật Delphi được thực hiện nhằm hỗ trợ quá trình thảo luận nhóm để giúp lượng hóa hỗ trợ việc lựa chọn, phân hạng mức độ các tiêu chí và xếp hạng PVCLNS theo MĐSD.
13. 11 2.2.7. Phương pháp mô hình hóa Phương pháp mô hình hóa được sử dụng trong luận án thông qua loại công cụ mô hình WASP [108] để tính toán khả năng tự làm sạch tại dòng sông/đoạn sông. TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 Chương 2 đã làm rõ được các vấn đề liên quan đến đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu để thực hiện phân vùng chất lượng nước theo MĐSD: Luận án được thực hiện trên cơ sở tổng hợp từ các phương pháp nghiên cứu chính như sau: Thu thập, phân tích, tổng hợp và kế thừa tài liệu nghiên cứu; khảo sát thực địa, lấy mẫu, phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm; áp dụng các phương pháp/công cụ chỉ số để đánh giá chất lượng nước; phương pháp chuyên gia và kỹ thuật Delphi; phương pháp mô hình hóa. Các phương pháp áp dụng trong nghiên cứu được lựa chọn trên cơ sở phân tích, đánh giá phù hợp với hoạt động PVCLNS theo MĐSD trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.
14. 12 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THEO MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG 3.1. Mối quan hệ giữa PVCLN sông theo mục đích sử dụng và phân vùng môi trường trong quy hoạch môi trường Trong quy hoạch môi trường [52], [57] thường phân ra: + 4 loại phân vùng môi trường: Phân vùng cảnh quan; chức năng môi trường; hiện trạng chất lượng; theo MĐSD. + Các đơn vị phân vùng: Vùng, tiểu vùng và khu vực. + 4 loại tiểu vùng: Tiểu vùng bảo tồn, bảo vệ; ưu tiên phát triển theo hướng thân thiện môi trường; phát triển mức độ cho phép; phục hồi. Trong quá trình nghiên cứu, nghiên cứu sinh nhận thấy: PVCLN sông theo MĐSD là một dạng của quy hoạch phân vùng chức năng môi trường Đề xuất đặc điểm chất luợng nước của 4 tiểu vùng PVCLN là một bước thực hiện của PVCLN theo MĐSD Luận án đề xuất thời gian rà soát PVCLNS theo MĐSD là 5 năm. 3.2. Các nguyên tắc của phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng Theo nguyên tắc chung của quy hoạch môi trường, PVCLNS theo mục đích có các nguyên tắc chính như sau: Tính đồng nhất tương đối của tiểu vùng, PVCLNS theo MĐSD gắn kết song không phải phụ thuộc hoàn toàn vào quy hoạch phát triển KT- XH, các loại quy hoạch khác có liên quan; sử dụng công cụ
15. 13 đánh giá đa tiêu chí, có thể tích hợp nhiều chỉ số khác nhau; chất lượng nước và PVCLNS theo MĐSD có mối quan hệ chặt chẽ với nhau; MĐSD nước đưa ra cần khả thi, hiệu quả và phù hợp với yêu cầu quản lý. 3.3. Mối liên quan giữa các yếu tố nội, ngoại vi với chất lượng nước sông 1) Mối liên quan giữa các yếu tố nội tại với chất lượng nước sông Các yếu tố nội tại chính gồm: Đặc điểm điều kiện tự nhiên nội tại của dòng sông; khả năng tự làm sạch của sông; Đặc điểm hệ sinh thái sông 2) Mối liên quan giữa các yếu tố bên ngoài với chất lượng nước sông Các yếu tố ngoại vi chính gồm: Đặc điểm điều kiện tự nhiên bên ngoài của dòng sông; Đặc điểm kinh tế xã hội; các mục tiêu, hoạt động bảo vệ môi trường lưu vực sông. 3.4. Lựa chọn tiêu chuẩn/quy chuẩn, thông số môi trường nước trong phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng 1) Lựa chọn tiêu chuẩn/quy chuẩn 2) Lựa chọn thông số môi trường nước Trên cơ sở đó đã tổng hợp được các thông số cần quan trắc và áp dụng tính toán cho 4 chỉ số đánh giá CLN (WQI, WQIaq, WQIhi và DRo) gồm 12 thông số: Nhiệt độ, pH, TSS, TDS, DO, + 3- - BOD5, COD, NH4 , PO4 , NO3 , Coliform, Fecal Coliform. 3.5. Đề xuất các tiêu chí và mức độ phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng
16. 14 1) Đề xuất các tiêu chí 3 cơ sở để đưa ra các tiêu chí PVCLNS theo MĐSD được luận án đề xuất là: Đáp ứng tính khoa học; phù hợp với điều kiện thực tế; mang tính khả thi. Để PVCLNS theo MĐSD tác giả đề xuất 3 nhóm với 9 tiêu chí (cụ thể tại bảng 3.1) gồm: Nhóm tiêu chí về đặc điểm tự nhiên với 3 tiêu chí; Nhóm tiêu chí về đặc điểm xã hội với 2 tiêu chí; Nhóm tiêu chí về môi trường với 4 tiêu chí. 2) Đề xuất xếp hạng PVCLN sông theo mục đích sử dụng ≤ 13 điểm : Nhóm 1 – Thích hợp để phân thành tiểu vùng có chất lượng nước tốt theo MĐSD (≤ mức 50% so với tổng số điểm). > 13 – 50% - >70% so với tổng số điểm). ≥ 19 điểm: Nhóm 3 – Thích hợp để phân thành tiểu vùng có chất lượng nước xấu theo MĐSD (khoảng > 70% so với tổng số điểm). 3) Đề xuất cách nhận dạng để xác định mức độ thang điểm các tiêu chí PVCLNS theo MĐSD Việc đề xuất các tiêu chí và mực độ các các tiêu chí được thể hiện ở bảng 3.2.
17. 15 Bảng 3.2. Đề xuất các tiêu chí và mức độ các tiêu chí Mức độ TT Tiêu chí 1 2 3 Nội vi 1 Vị trí của tiểu vùng Thượng lưu/ trong phạm vi Trung lưu Hạ lưu về vùng bảo hộ vệ sinh khu vực công trình khai thác nước để cấp nước cho sinh hoạt.(Thông tư 24/2016/ TT-BTNMT [50]), 2 Giá trị bảo tồn, bảo vệ - Môi trường sống của các Di tích lịch sử, của tiểu vùng sinh vật quý hiếm danh lam thắng - Đoạn sông có hệ sinh thái cảnh sát bờ đa dạng phong phú vùng sông cửa sông và ngập mặn. 3 Hiện trạng CLN A1 – A2 1 lần so với KNTLS Trung bình (≤ Thấp ( 70 % lượng nước thải > 50% - 70 % < 50% lượng hệ thống xử lý nước thải được xử lý đáp ứng tiêu lượng nước thải nước thải được chuẩn thải được xử lý xử lý 3.6. Đề xuất quy trình phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng Tác giả đề xuất quy trình thực hiện gồm 12 bước (Hình 3.4).
18. 16 Bước 1: Thu thập thông tin, số liệu Bước 2: Thực hiện khảo sát dòng sông Bước 3: Xác định phạm vi tiểu vùng Bước 4: Đánh giá hiện trạng và xu hướng nhu cầu sử dụng nước tại sông Bước 5: Xác định hiện trạng và xu hướng lượng nước thải tại lưu vực Bước 6: Xác định hiện trạng và xu hướng chất lượng nước sông Bước 7: Xác định giá trị bảo tồn, bảo vệ tại sông Bước 8: Xác định khả năng tự làm sạch của sông Bước 9: Xác định mức độ ưu tiên sử dụng,xếp hạng và PVCLN sông theo MĐSD Bước 10: Đề xuất các giải pháp th ực hiện PVCLNS theo MĐSD Bước 11: Xin ý kiến về kết quả PVCLNS theo MĐSD Bước 12: Xem xét và chỉnh sửa theo góp ý PVCLNS theo MĐSD Hình 3.4. Quy trình phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 Chương 3 đã giải quyết được mục tiêu của luận án là xây dựng cơ sở khoa học, đưa ra quy trình PVCLNS theo MĐSD. Bên cạnh những nội dung, nhận định liên quan, nghiên cứu cũng đưa ra cách tiếp cận, các tiêu chí nội ngoại vi, các chỉ thị, thông số để đánh giá chất lượng nước sông cũng được đề cập trong cơ sở khoa học PVCLNS theo MĐSD và quy trình PVCLNS theo MĐSD với 12 bước thực hiện (hình 3.4).
19. 17 CHƯƠNG 4. ÁP DỤNG PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THEO MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG CHO SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY 4.1. Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực sông Nhuệ - Đáy Chế độ dòng chảy của sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu (chế độ mưa), chế độ nước sông Hồng mà còn phụ thuộc vào chế độ nhật triều đều vịnh Bắc Bộ, biên độ giảm dần từ Bắc xuống Nam, đến cửa Đáy biên độ chỉ còn từ 2,0 - 3,0 m, Thủy triều cũng gây ảnh hưởng lớn đến khả năng tiêu thoát nước thải, thoát lũ, tiêu úng của các sông [28]. Hạ lưu sông Nhuệ - Đáy với các phân lưu sông Đào, Nam Định, sông Ninh Cơ, các chi lưu sông Hoàng Long, sông Vạc và mạng sông trục chằng chịt của vùng này chịu ảnh hưởng rất lớn của thủy triều nhất là mùa kiệt [25]. Mật độ dân số trung bình trên toàn lưu vực là gần 1.000 người/km2, cao gấp 3,6 lần so với bình quân chung của cả nước (277 người/km2) [68]. 4.2 Quy trình phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng cho sông Nhuệ, sông Đáy Thực hiện PVCLN sông Nhuệ, sông Đáy theo MĐSD theo 12 bước trong quy trình làm cơ sở để xếp hạng phân vùng chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy theo mục đích sử dụng. 4.3. Kết quả xếp hạng phân vùng chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy theo mục đích sử dụng Kết quả xếp hạng phân vùng chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy theo MĐSD thể hiện ở bảng 4.32, 4.33 và hình 4.17. Từ kết quả xếp hạng nhóm tại bảng 4.32 có thể thấy:
20. 18 - Tại sông Nhuệ: + 3 tiểu vùng loại ““bảo tồn, bảo vệ” (do có các hạng mục cần bảo tồn bảo vệ ở sát ven sông) là N1 (cống Liên Mạc – Phúc La), N2 (Phúc La – cầu Chiếc) và N3 (cầu Chiếc – cống Thần) + 1 tiểu vùng loại “Tiểu vùng phát triển theo mức độ cho phép /Tiểu vùng hạn chế phát triển” là N4 (cống Thần – cầu Hồng Phú) đều thuộc nhóm 3 (Thích hợp để phân thành tiểu vùng có chất lượng nước xấu theo MĐSD) phù hợp để cung cấp nước cho các mục đích yêu cầu chất lượng kém. Từ kết quả xếp hạng nhóm tại bảng 4.33 có thể thấy: - Tại sông Đáy: + 3 tiểu vùng loại “ưu tiên phát triển theo hướng thân thiện môi trường” là Đ5 (cầu Quế - cầu Gián Khẩu), Đ6 (cầu Gián Khẩu - Yên Trị) và Đ7 (Yên Trị - Thượng Kiệm) đều thuộc nhóm 1 (Thích hợp để phân thành tiểu vùng có chất lượng nước tốt theo mục đích sử dụng) phù hợp để cung cấp nước cho các mục đích yêu cầu chất lượng cao: Cấp nước sinh hoạt, bảo tồn hệ động thực vật thủy sinh và các giá trị văn hóa khác + 1 tiểu vùng loại “bảo tồn, bảo vệ” là Đ8 (Thượng Kiệm - Cửa Đáy): Đoạn sông cần quan tâm quản lý hệ sinh thái đặc thù do vị trí là cửa sông, nước bị nhiễm mặn. + 2 tiểu vùng loại “Tiểu vùng phục hồi” là Đ2 (cầu Mai Lĩnh - Ba Thá) và Đ3 (Ba Thá - cầu Tế Tiêu) (Đặc điểm cần lưu ý ở đây là: Đoạn sông có chất lượng môi trường nước xấu, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Ưu tiên trên hết cho mục tiêu ở đây là khôi phục chất lượng nước về ngưỡng an toàn) và 1 tiểu vùng loại “Tiểu vùng phát triển theo mức độ cho phép /Tiểu vùng hạn chế phát triển” là Đ4 (cầu Tế Tiêu, huyện Mỹ Đức - cầu Quế, huyện Kim Bảng) đều thuộc nhóm 3 (Thích hợp để
21. 19 phân thành tiểu vùng có chất lượng nước xấu theo mục đích sử dụng) phù hợp để cung cấp nước cho các mục đích yêu cầu chất lượng kém (Đặc điểm cần lưu ý ở đây là: Tiểu vùng/đoạn sông ở vị trí có ảnh hưởng tới chất lượng nước cần đáp ứng với MĐSD cấp nước sinh hoạt tại các tiểu vùng ở hạ lưu. Ở đây, nếu phát triển kinh tế, xã hội hơn nữa so với hiện tại sẽ có nguy cơ gây rủi ro về môi trường, gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người) (Bảng 4.32, hình 4.17). 4.4. Nhận xét về tính phù hợp giữa kết quả PVCLNS theo MĐSD do luận án đề xuất với quy hoạch phát triển KT-XH và các hiệu chỉnh cơ sở khoa học, bộ tiêu chí, quy trình PVCNS theo MĐSD sau khi áp dụng đối với sông Nhuệ, sông Đáy. 4.4.1. Nhận xét về tính phù hợp giữa kết quả PVCLNS theo MĐSD do luận án đề xuất với quy hoạch phát triển KTXH Về cơ bản PVCLNS theo MĐSD theo vùng và tiểu vùng do luận án đề xuất về cơ bản là phù hợp với hiện trạng và quy hoạch phát triển của tỉnh Hà Nam cũng như cảc tỉnh khác thuộc lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy. 4.4.2. Các hiệu chỉnh cơ sở khoa học, bộ tiêu chí, quy trình PVCNS theo MĐSD sau khi áp dụng đối với sông Nhuệ, sông Đáy. Sau khi ứng dụng cơ sở khoa học PVCLNS theo MĐSD cho sông Nhuệ, sông Đáy, luận án đã có một số hiệu chỉnh đối với các cơ sở cơ sở khoa học, bộ tiêu chí, quy trình PVCLNS theo MĐSD (làm rõ hơn về cơ sở để đưa ra nhận định phân hạng PVCLNS theo MĐSD thuộc quy hoạch CNMT; bổ sung 3/5 nguyên tắc và bổ sung 3 bước thực hiện trong quy trình PVCLNS nước theo MĐSD.
22. 20 Bảng 4.32. Xếp hạng và phân vùng chất lượng nước sông Nhuệ theo MĐSD Đoạn Vị trí Giá trị bảo Hiện trạng Dự kiến Hiện trạng NCSDN KNTLS CLN sau CLN theo Tổng sông tồn, bảo vệ CLN CLN NCSDN trong tương hợp lưu QHTN, cộng lai XLNT 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 x x x x x x x x x 19 2 x x x x x x x x x 21 3 x x x x x x x x x 23 4 x x x x x x x x 21 Bảng 4.33. Xếp hạng và phân vùng chất lượng nước sông Đáy theo MĐSD Đoạn Vị trí Giá trị bảo Hiện trạng Dự kiến Hiện trạng NCSDN KNTLS CLN sau CLN theo Tổng sông tồn, bảo vệ CLN CLN NCSDN tương lai hợp lưu QHTN, cộng XLNT 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 x x x x x x x x x 21 3 x x x x x x x x x 20 4 x x x x x x x x x 20 5 X x x x x x x x x 12 6 X x x x x x x x x 11 7 X x x x x x x x x 10 8 x x x x x x x x 16 Ghi chú: CLN - Chất lượng nước; NCSDN – Nhu cầu sử dụng nước; KNTLS – Khả năng tự làm sạch; QHTN – Quy hoạch tài nguyên; XLNT – Xử lý nước thải ≤ 13 điểm : Nhóm 1; > 13 – <19 điểm : Nhóm 2; ≥ 19 điểm : Nhóm 3.
23. Đoạn N1 Đoạn21 Đ2 Đoạn N2 Đoạn Đ3 Đoạn N3 Đoạn Đ4 Đoạn N4 Sông Nhuệ Đoạn Đ5 Sông Đáy Đoạn Đ6 Ghi chú: Tiểu vùng/đoạn bảo tồn, bảo vệ, hệ sinh thái của sông- nhóm 1 Đoạn Đ7 Tiểu vùng/đoạn ưu tiên phát triển theo hướng thân thiện môi trường - nhóm 2 Tiểu vùng/đoạn phát triển theo mức độ cho phép (Tiểu vùng hạn chế phát triển)- nhóm 3 Tiểu vùng phục hồi/đoạn– nhóm 4 Đoạn Đ8 Hình 4.13. Bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy theo MĐSD
24. 22 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1) Cơ sở khoa học cho việc phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng được xây dựng dựa trên các quan điểm và nội dung chính sau: - Cách tiếp cận PVCLNS theo MĐSD là tiếp cận quản lý tổng hợp, tiếp cận hệ thống và tiếp cận hệ sinh thái. - Đã đề xuất 9 tiêu chí về PVCLNS theo MĐSD bao gồm: 3 tiêu chí về đặc điểm tự nhiên: (i) Giá trị bảo tồn, bảo vệ của đoạn sông, (ii) vị trí đoạn sông, (iii) khả năng tự làm sạch của đoạn sông; 2 tiêu chí về đặc điểm xã hội: (i) Nhu cầu chất lượng nước sử dụng hiện tại, (ii) nhu cầu chất lượng nước sử dụng trong tương lai và 4 tiêu chí về môi trường: (i) Hiện trạng chất lượng nước của đoạn sông, (ii) dự kiến chất lượng nước của đoạn sông, (iii) chất lượng nước đoạn sông sau hợp lưu ,(iv) chất lượng nước đoạn sông theo quy hoạch thoát nước và xử lý nước thải. - Đánh giá chất lượng nước trong PVCLNS theo MĐSD được thực hiện tổng hợp từ các công cụ xác định giá trị chỉ số WQI, WQIaq ,WQIhi, DRo, mô hình WAPS xác định khả năng tự làm sạch của dòng sông, phân chia chất lượng nước theo thang 3 mức độ phân vùng để đối chiếu với QCVN 08-MT:2015 BTNMT. - Đã đề xuất quy trình PVCLNS theo MĐSD với 12 bước thực hiện là: (i) Thu thập thông tin, số liệu, các đặc điểm chính
25. 23 về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, các kế hoạch bảo vệ môi trường có liên quan đến chất lượng nước tại lưu vực; (ii) Thực hiện khảo sát dòng sông; (iii) Xác định phạm vi tiểu vùng; (iv) Đánh giá hiện trạng và xu hướng nhu cầu sử dụng nước tại sông; (v) Xác định hiện trạng và xu hướng lượng nước thải tại lưu vực; (vi) Xác định hiện trạng và xu hướng chất lượng nước sông; (vii) Xác định giá trị bảo tồn, bảo vệ tại sông; (viii) Xác định khả năng tự làm sạch của sông; (ix) Xác định mức độ ưu tiên sử dụng, xếp hạng và PVCLNS theo MĐSD. 2) Trên cơ sở quy trình PVCLNS theo MĐSD được đề xuất luận án đã xác định 4 tiểu vùng cho sông Nhuệ và 7 tiểu vùng cho sông Đáy. - Tại sông Nhuệ: 3 tiểu vùng bảo tồn, bảo vệ do có các hạng mục bảo tồn bảo vệ ở sát ven sông là cống Liên Mạc – Phúc La, Phúc La – cầu Chiếc, cầu Chiếc – cống Thần và 1 tiểu vùng phát triển với mức độ cho phép hay còn gọi là tiểu vùng hạn chế phát triển là cống Thần – cầu Hồng Phú. - Tại sông Đáy: 3 tiểu vùng ưu tiên phát triển theo hướng thân thiện môi trường là cầu Quế - cầu Gián Khẩu, cầu Gián Khẩu - Yên Trị, Yên Trị – Thượng Kiệm. 1 tiểu vùng bảo tồn, bảo vệ, nhiễm mặn do cần quan tâm quản lý hệ sinh thái đặc thù do vị trí là cửa sông, nước bị nhiễm mặn là Thượng Kiệm - Cửa Đáy, 2 tiểu vùng phục hồi cầu Mai Lĩnh - Ba Thá, Ba Thá - cầu Tế Tiêu và 1 tiểu vùng phát triển theo mức độ cho phép hay còn gọi là tiểu vùng hạn chế phát triển là cầu Tế Tiêu – cầu Quế. KIẾN NGHỊ Luận án đề xuất các kiến nghị sau:
26. 24 1) Các công cụ WQIaq , WQIhi , DRo được luận án sử dụng để xác đinh chất lượng nước đã thể hiện được hiệu quả chính xác nhất định. Tuy nhiên vẫn cần có những nghiên cứu sâu và hệ thống hơn để kiểm nghiệm, đối chiếu tiếp tục với QCVN 08- MT:2015 BTNMTvới các hạng mục khác nhau về mục đích sử dụng sử dụng nước sông. 2) Phương pháp mô hình hóa WASP là phần mềm miễn phí thể hiện có hiệu quả khi áp dung trong PVCLNS theo MĐSD, do vậy mô hình nên khuyến khích sử dụng và kiểm chứng thêm tại các dòng sông khác nhau. 3) Nên có những nghiên cứu chuyên sâu để đưa ra bộ trọng số cho các tiêu chí trong PVCLN theo MĐSD. 4) Quy trình phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng cũng nên được áp dụng với các dòng sông, các lưu vực khác để có thể kiểm chứng tốt hơn.
27. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Cái Anh Tú (2015), Xác định hiện trạng nhu cầu sử dụng nước cho các mục đích khác nhau tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy , Tạp chí Khí tượng thủy văn, ISSN 0866 – 8744, số 655, 2015, trang 52 – 56. 2. Trịnh Thị Thanh, Cái Anh Tú (2015), Một số đề xuất nhằm cải thiện hiệu quả tính toán chỉ số chất lượng nước sông, Tạp chí Môi trường, ISSN 1859 – 042X, số 8, 2015, trang 63 – 66. 3. Cái Anh Tú (2015), Đánh giá tải lượng đổ thải của một số nguồn thải không điểm tại lưu vực Sông Nhuệ - Đáy, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội. ISSN 0866 – 8612, Tập 31, Số 2S, 2015, trang 323 – 327. 4. Dương Hồng Sơn, Cái Anh Tú (2015), Xác định chỉ số “sức khỏe dòng sông“ thể hiện mức độ ảnh hưởng tới đời sống thủy sinh vật (WQIaq), mức độ ảnh hưởng của con người đến dòng sông (WQIhi) và mức độ chế của dòng sông (DRo) (Áp dụng đối với sông Nhuệ và sông Đáy), Tạp chí Khí tượng thủy văn, ISSN 0866 – 8744, số 650, 2015, trang 16 – 21. 5. Dương Hồng Sơn, Lê Ngọc Cầu, Cái Anh Tú, Vũ Thị Khánh Huyền (2016), Để xác định phân đoạn sơ bộ chất lượng nước sông theo mục tiêu sử dụng cho sông Nhuệ, sông Đáy, Tạp chí Khí tượng thủy văn, ISSN 2525 – 2208, số 669, 2016, trang 41 – 49. 6. Cái Anh Tú (2017), Xác định khả năng tự làm sạch Sông Nhuệ, Sông Đáy, Tạp chí Khí tượng thủy văn, ISSN 2525 – 2208, số 675, 2017, trang 52 – 59. 7. Cái Anh Tú (2018), Áp dụng mô hình WASP xác định khả năng tự làm sạch sông Nhuệ, sông Đáy, Tạp chí Khí tượng thủy văn, ISSN 2525 – 2208, số 690, 2018, trang 52 – 57. 8. Cái Anh Tú (2018), Đề xuất cơ sở khoa học và quy trình phân vùng chất lượng nước sông theo mục đích sử dụng, Tạp chí Môi trường, ISSN 1859 – 042X, chuyên đề III, 2018, trang 37 – 43.