Ứng dụng mô hình swat hỗ trợ quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu, tỉnh Bắc Kạn

  • Số trang: 87 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 88 |
  • Lượt tải: 0
tailieuonline

Đã đăng 27609 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------- Phạm Xuân Cảnh ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT HỖ TRỢ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU, TỈNH BẮC KẠN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------- Phạm Xuân Cảnh ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT HỖ TRỢ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU, TỈNH BẮC KẠN Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 60 44 76 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC THẠCH Hà Nội - 2012 i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... MỤC LỤC ........................................................................................................................ ii DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................. vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................................... vii MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết ............................................................................................................. 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................. 2 3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRONG LƯU VỰC SÔNG ............................................................................................................................... 5 1.1. Quản lý tổng hợp lưu vực sông ............................................................................... 5 1.2. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước trong lưu vực sông ............................................ 7 1.1.2. Yêu cầu và mục đích quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông .............. 7 1.2.3. Xác định nguồn gây ô nhiễm nước ................................................................... 8 1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên Thế giới và Việt Nam.................................. 17 CHƯƠNG 2 - MÔ HÌNH SWAT TRONG HỖ TRỢ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC…. ........................................................................................................................ 21 2.1. Cơ sở lý thuyết mô hình SWAT ............................................................................ 21 2.2.1. Một số khái niệm trong mô hình SWAT ......................................................... 21 2.2.2. Mô hình SWAT .............................................................................................. 22 2.2.2.1. Chu trình thủy văn mặt đất ....................................................................... 24 2.2.2.2. Chu trình nước trong hệ thống sông ......................................................... 30 2.2. Lựa chọn thông số dánh giá chất lượng nước. ....................................................... 31 2.2.1. Các thông số đánh giá chất lượng nước .......................................................... 31 ii 2.2.2. Lựa chọn thông số đầu ra của mô hình SWAT để dánh giá chất lượng nước lưu vực sông Cầu ........................................................................................................... 36 CHƯƠNG 3 - SỬ DỤNG MÔ HÌNH SWAT HỖ TRỢ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU, TỈNH BẮC KẠN .................................................................... 38 3.1. Một số đặc điểm chính của lưu vực sông Cầu ....................................................... 38 3.1.1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Cầu.............................................................. 38 3.1.2. Tình hình khai thác sử dụng tài nguyên nước lưu vực sông Cầu ..................... 43 3.2. Quy trình nghiên cứu ............................................................................................ 44 3.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào ............................................................................ 45 3.3.1. Dữ liệu địa hình.............................................................................................. 45 3.3.2. Phân chia tiểu lưu vực .................................................................................... 46 3.3.3. Dữ liệu đất ..................................................................................................... 49 3.3.4. Dữ liệu Sử dụng đất ....................................................................................... 58 3.3.5. Dữ liệu thời tiết .............................................................................................. 60 3.3. Đánh giá chất lượng nước lưu vực sông Cầu bằng mô hình SWAT ...................... 62 3.3.1. Các bước chạy mô hình .................................................................................. 62 3.3.2. Kết quả đánh giá ............................................................................................ 63 3.4. Kiến nghị một số giải pháp hỗ trợ quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu ...... 72 KẾT LUẬN .................................................................................................................... 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 78 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1. Lưu vực sông và khái niệm đường phân nước [2] ............................................. 5 Hình 1. 2. Ô nhiễm nước do rác thải sinh hoạt ................................................................ 10 Hình 1. 3. Nước xả nước thải của công ty Vedan làm ô nhiễm sông Thị Vải ................... 11 Hình 1. 4. Rác thải y tế (Nguồn: http://danviet.vn) .......................................................... 14 Hình 1. 5. Chất thải chăn nuôi gia súc (Nguồn: http://vietbao.vn) ................................... 15 Hình 1. 6. Phun thuốc bảo vệ thực vật (Nguồn: http://agrivn.com) .................................. 16 Hình 2. 1. Chu trình nước trong pha đất [14] ................................................................... 24 Hình 2. 2. Sơ đồ thuật toán của SWAT cho chu trình nước trong pha đất [14] ................ 25 Hình 2. 3. Chu kỳ Nitơ được sử dụng trong SWAT [16] ................................................. 28 Hình 2. 4. Chu kỳ Photpho được sử dụng trong SWAT [16] ........................................... 29 Hình 2. 5. Quá trình vận chuyển thuốc trừ sâu trong SWAT [16] .................................... 29 Hình 2. 6. Chu trình nước trong hệ thống sông ngòi ........................................................ 30 Hình 3. 1. Lưu vực sông Cầu........................................................................................... 38 Hình 3. 2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu ............................................................................. 44 Hình 3. 3. Qui trình xử lí dữ liệu địa hình ....................................................................... 45 Hình 3. 4. Mô hình số độ cao lưu vực sông Cầu .............................................................. 46 Hình 3. 5. Quy trình phân chia tiểu lưu vực từ DEM ....................................................... 47 Hình 3. 6. Cách xác định hướng dòng chảy từ DEM ....................................................... 47 Hình 3. 7. Ví dụ tính toán hướng dòng chảy từ DEM ...................................................... 47 Hình 3. 8. Tính toán dòng chảy tích luỹ .......................................................................... 48 Hình 3. 9. Bản đồ phân chia tiểu lưu vực ........................................................................ 49 Hình 3. 10. Phân loại thành phần cơ giới theo tam giác đều [19] ..................................... 52 Hình 3. 11. Sơ đồ 3 pha................................................................................................... 53 Hình 3. 12. Bảng tra hệ số xói mòn của đất (Wischmeier, Johnson 1971) ....................... 55 Hình 3. 13. Sơ đồ quy trình xử lý dữ liệu đất .................................................................. 56 Hình 3. 14. Bản đồ đất .................................................................................................... 57 Hình 3. 15. Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Cầu, Tỉnh Bắc Kạn ................. 59 Hình 3. 16. Cấu trúc tổng thể dữ liệu thời tiết ................................................................. 61 Hình 3. 17. Đồ thị phân bố lượng mưa khu vưc nghiên cứu ............................................ 61 Hình 3. 18. Đồ thị phân bố nhiệt độ khu vưc nghiên cứu ................................................. 62 iv Hình 3. 19. Giao diện mô hình SWAT trong phần mềm Arcgis....................................... 62 Hình 3. 20. Thứ tự các bước nhập dữ liệu vào mô hình ................................................... 63 Hình 3. 21. Biểu đồ hàm lượng NO3 tiểu lưu vực số 7 theo thời gian tính từ mô hình SWAT (đơn vị: mg/l) ...................................................................................................... 64 Hình 3. 22. Hiểu đồ tương quan giữa số liệu tính toán và thực đo của hàm lượng NO3 ... 65 Hình 3. 23. Kết quả hàm lượng trung bình năm các chất trong nước các tiểu lưu vực năm 2010 ................................................................................................................................ 65 Hình 3. 24. Kết quả phân loại chất lượng nước theo QCVN 08: 2008/BTNMT của mỗi tiểu lưu vực ..................................................................................................................... 66 Hình 3. 25. Bản đồ phân cấp chất lượng nước theo hàm lượng NO3 trung bình năm 2010 ........................................................................................................................................ 67 Hình 3. 26. Bản đồ phân cấp chất lượng nước theo hàm lượng PO4 trung bình năm 201068 Hình 3. 27. Bản đồ phân cấp chất lượng nước theo hàm lượng NH4 trung bình năm 2010 ........................................................................................................................................ 69 Hình 3. 28. Bản đồ phân cấp chất lượng nước theo chỉ tiêu ô nhiễm chất dinh dưỡng trung bình năm 2010 ................................................................................................................ 71 Hình 3. 29. Đồ thị tương quan giữa % diện tích rừng tiểu lưu vực và hàm lượng các chất ........................................................................................................................................ 72 Hình 3. 30. Hàm lượng NO3 cao nhất tập trung chủ yếu vào mùa mưa ............................ 73 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1. Các thông số chọn lọc để đánh giá nhanh tình trạng ô nhiễm nước................. 37 Bảng 3. 1. Diện tích một số cây trồng chính trên lưu vực ................................................ 41 Bảng 3. 2. Số lượng gia súc và gia cầm trên lưu vực ....................................................... 41 Bảng 3. 3. Tổng hợp diện tích nuôi trồng thủy sản theo các địa phương .......................... 42 Bảng 3. 4. Thông số đầu vào của đất trong mô hình SWAT, nguồn: [16] ........................ 50 Bảng 3. 5. Bảng ký hiệu nhóm thủy văn đất, nguồn: [16] ................................................ 51 Bảng 3. 6. Bảng kí hiệu kết cấu đất, nguồn: [16] ............................................................. 51 Bảng 3. 7. Bảng phân loại về kích thước của thành phần cơ giới đất [16]........................ 52 Bảng 3. 8. Các thông số vật lý và hóa học của dữ liệu đất ............................................... 57 Bảng 3. 9. Tổng hợp 4 thông số: Hydgrp, AWC, Ksat, USLE_K .................................... 58 Bảng 3. 10. Bảng diện tích các nhóm hiện trạng sử dụng đất theo các tiểu lưu vực (đơn vị: ha) ................................................................................................................................... 60 Bảng 3. 11. Phân cấp chất lượng nước theo giá trị giới hạn nồng độ chất dinh dưỡng theo QCVN 08: 2008/BTNMT ............................................................................................... 66 Bảng 3. 12. Đánh giá chung chất lượng nước từng tiểu lưu vực theo ô nhiễm chất dinh dưỡng .............................................................................................................................. 70 Bảng 3. 13. Các giải pháp kiểm soát ô nhiễm nước ......................................................... 74 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DEM: Digital elevation model HRU: Hydrologic Response Unit - HRU LULC: Landuse and landcover QLTHLVS: Quản lý tổng hợp lưu vực sông SWAT: Soil and water assessment tool vii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Nước là một thành phần chính, quan trọng đối với việc tồn tại và phát triển sự sống của tất cả sinh vật trên trái đất không ngoại trừ loài người. Với khả năng hòa tan rất nhiều chất và bay hơi cao, nước đóng vai trò điều khiển sự phong hóa hóa học của đất đá, cung cấp dinh dưỡng cho thực vật và vận chuyển các chất hóa học vào cơ thể sinh vật. Nước là nguồn tài nguyên có khả năng phục hồi, tuy nhiên hiện nay các hoạt động của con người đều tác động mạnh mẽ tới nguồn tài nguyên này. Chẳng hạn, đất nông nghiệp bị xáo trộn do những thay đổi của đồng cỏ hoặc rừng, hay việc làm tăng các sản phẩm nông nghiệp có thể là nguyên nhân làm giảm lớp phủ thực vật, thay đổi thoát hơi nước của cây cối và ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu. Kết quả làm tăng mưa, tăng xói mòn đất gây tích tụ phù sa trong nước. Tiếp đó chu trình dinh dưỡng có thể xảy ra với tần xuất cao hơn, dẫn đến thay đổi nồng độ của các chất dinh dưỡng trong lớp nước bề mặt. Cứ như vậy, lần lượt chúng tác động sâu sắc đến các tính chất hóa học và sinh học của nước. Sự có mặt của các hóa chất độc hại, chất thải hữu cơ từ các sản phẩm hóa học công nghiệp, kim loại nặng từ các phân xưởng mạ kim loại, thuốc trừ sâu diệt cỏ ở các cánh đồng nông nghiệp,… đã làm xấu đi các tính chất của nguồn nước. Mặc dù cho đến nay con người đã có nhiều biện pháp tích cực kiểm soát nguồn nước nhưng vẫn chưa thoát khỏi vấn đề ô nhiễm. Chính vì vậy vấn đề quản lý và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước là hết sức cần thiết, điều này đã được thể hiện cụ thể bằng cả những văn bản mang tính pháp lý. Quản lý nước theo địa giới hành chính là phương thức truyền thống vẫn phổ biến trên thế giới nhiều thế kỷ gần đây và vẫn tồn tại cho đến ngày nay. Ở nước ta cũng vậy, Điều 58 của Luật Tài nguyên nước đã giao nhiệm vụ quản lý nước thuộc trách nhiệm của bộ máy hành chính các cấp từ trung ương đến địa phương. Tuy 1 nhiên, để phát triển bền vững thì nước cũng cần thiết phải được quản lý theo lưu vực sông. Nhận thức rõ vai trò và tầm quan trọng của vấn đề này, điều 64 của Luật Tài nguyên nước đã thể chế hoá về quản lý lưu vực sông bằng việc quy định nội dung quản lý quy hoạch lưu vực sông và việc thành lập cơ quan quản lý quy hoạch lưu vực sông đối với các lưu vực sông lớn ở nước ta. Việc thực hiện quản lý nước theo lưu vực sông là một xu thế và định hướng mà nước ta sẽ phải thực hiện trong các giai đoạn tới. Tuy nhiên đây là vấn đề rất mới và trong bối cảnh của nước ta thì việc thực hiện trong thực tế không phải dễ dàng, sẽ có nhiều vấn đề đặt ra cần phải nghiên cứu để từng bước giải quyết. Phương hướng chung là phải tiếp cận kinh nghiệm của các nước trên thế giới và nghiên cứu vận dụng với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của các lưu vực sông ở nước ta, thông qua trao đổi rộng rãi để tìm ra một mô hình hợp lý. Nhận thức rõ tầm quan trọng của nguồn tài nguyên nước cũng như phương pháp quản lý nguồn tài nguyên nước theo lưu vực, Học viên đã nghiên cứu và thực hiện luận văn khoa học: “Ứng dụng mô hình SWAT hỗ trợ quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu, tỉnh Bắc Kạn”. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu của đề tài: Đánh giá được chất lượng nước bằng mô hình SWAT làm cơ sở đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu. Để đạt được mục tiêu, các nội dung chính sau đây được hiện: - Tổng quan một số vấn đề và yêu cầu trong việc quản lý lưu vực nói chung và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực nói riêng; - Tổng quan hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước lưu vực sông Cầu, tỉnh Bắc Kạn; - Nghiên cứu mô hình SWAT và các tham số đầu vào của mô hình; - Đánh giá tính thích hợp của mô hình SWAT với lưu vực sông Cầu và chạy mô hình; 2 - Trên cơ sở kết quả chạy mô hình về hiện trạng chất lượng nước của lưu vực sông Cầu đề xuất một số biện pháp quản lý tài nguyên nước cho địa phương. 3. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi lãnh thổ Nhận thức được tầm quan trọng của việc quản lý tài nguyên nước theo lưu vực, đề tài đã chọn lưu vực sông Cầu làm khu vực nghiên cứu với 2 lý do chính sau: + Sông Cầu trên địa bàn Bắc Kạn thuộc đầu nguồn, đây là nguồn cung cấp nước chính cho sản xuất, sinh hoạt của nhân dân trong tỉnh và khu vực hạ lưu. + Từ năm 2010 trở lại đây nhờ giao thông phát triển thuận lợi, Sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá của tỉnh Bắc Kạn đang được đẩy mạnh đòi hỏi sự chuyển dịch về cơ cấu sử dụng các loại đất nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất hàng hoá, tăng cường cơ sở kết cấu hạ tầng, phát triển các khu công nghiệp, du lịch, các công trình phúc lợi xã hội và thực hiện đô thị hoá,… Chính vì thế đã tác động không nhỏ đến sự thay đổi chất lượng nước lưu vực sông Cầu. - Phạm vi khoa học Các hoạt động có liên quan đến nước thường thuộc các ngành cụ thể (cấp thoát nước, nông nghiệp và tưới tiêu, thủy điện và công nghiệp, thủy sản, vui chơi giải trí…) và được quản lý bởi các thể chế theo ngành, chịu tác động của các mục tiêu và quyền lợi cụ thể. Kết quả là việc quản lý tài nguyên nước với tư cách là nguồn tài nguyên có hạn và có thể tái tạo được thường có khuynh hướng bị lấn át bởi quyền lợi ngành. Đề tài tiếp cận nghiên cứu với mục đích hỗ trợ và đưa ra tình hình tổng quan nhất về chất lượng cũng như lưu lượng nước trong lưu vực và các tiểu lưu vực tương ứng với định hướng phát triển vùng thể hiện rõ nhất là sự thay đổi về mục đích sử dụng đất trong phạm vi lưu vực. Thông qua đấy có thể đánh giá hiện trạng chất lượng nước của lưu vực sông Cầu nói chung và các tiểu lưu vực nói riêng. Kết quả nghiên cứu có thể hỗ trợ cho người ra quyết định về định hướng phát triển và 3 thay đổi cơ cấu sử dụng đất nhằm mục đích tăng trưởng đi đôi với bảo vệ nguồn tài nguyên nước. 4. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu với những nội dung như trên, luận văn được cấu trúc thành 3 chương: Chương 1 - Tổng quan về quản lý tài nguyên nước trong lưu vực sông Chương 2 - Mô hình SWAT trong hỗ trợ quản lý tài nguyên nước Chương 3 - Sử dụng mô hình SWAT hỗ trợ quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu, tỉnh Bắc Kạn 4 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRONG LƯU VỰC SÔNG 1.1. Quản lý tổng hợp lưu vực sông Lưu vực là phần diện tích bề mặt đất trong tự nhiên mà mọi lượng nước mưa khi rơi xuống sẽ tập trung lại và thoát qua một cửa ra duy nhất. Trên thực tế, lưu vực thường được đề cập đến là lưu vực sông, và toàn bộ lượng nước trên sông sẽ thoát ra cửa sông. [2] Lưu vực sông được giới hạn bằng đường phân nước của lưu vực. Có 2 loại đường phân nước: đường phân nước mặt và đường phân nước ngầm. Đường phân nước mặt là đường nối liên tục các điểm cao nhất chung quanh lưu vực và giới hạn bởi các lưu vực khác. Nước mưa rơi xuống đường phân nước sẽ chảy về 2 phía của đường phân nước và đi về 2 lưu vực khác kế cận nhau theo sườn dốc của chúng. Đường phân nước ngầm phân chia sự tập trung nước ngầm giữa các lưu vực. Thực tế, người ta thường lấy đường phân nước mặt để xác định diện tích lưu vực và gọi là đường phân lưu. Muốn xác định đường phân lưu phải căn cứ vào bản đồ địa hình có vẽ các đường đồng cao độ. (hình1.1) [2] Hình 1. 1. Lưu vực sông và khái niệm đường phân nước [2] 5 Vì toàn bộ lượng nước mưa xuống lưu vực sông sẽ tương tác với các đối tượng trong lưu vực và cuối cùng đổ ra của sông, chính vì thế quản lý và đánh giá chất lượng nguồn nước theo lưu vực sẽ cho kết quả khách quan, sát với quy luật tự nhiên nhất. Trong thành phần tự nhiên của một khu vực bao gồm các yếu tố khác nhau như đất, nước, sinh vật. Chúng song song tồn tại và phát triển trong mối quan hệ biện chứng mà ở đó, nước đóng vai trò chủ đạo. Mặt khác, tài nguyên nước được hình thành trên từng lưu vực sông khác nhau. Vì vậy, đề cập vấn đề nước mặc nhiên phải đề cập đến vấn đề quản lý tổng hợp lưu vực sông (QLTHLVS). QLTHLVS xem lưu vực sông là đối tượng trung tâm, là một hệ thống thống nhất trong đó thể hiện tác động qua lại giữa đất, nước và động thực vật tạo thành một hệ sinh thái ổn định, nhằm mục đích bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên cũng như cải thiện chất lượng môi trường trên lưu vực sông. QLTHLVS trước hết thực chất là quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đồng thời cũng quản lý toàn thể các hoạt động khác như quản lý đô thị, quản lý công nghiệp, quản lý nông nghiệp, quản lý xã hội... QLTHLVS là một quá trình linh hoạt và mềm dẻo nhằm giải quyết những vấn đề nảy sinh do hoàn cảnh và điều kiện thay đổi, trong đó bao gồm việc tích luỹ thêm kiến thức khi công tác quản lý tiến triển và tích lũy được ngày càng nhiều thông tin liên quan đến các quá trình quản lý. Nội dung khái quát của QLTHLVS bao gồm: - Kiểm kê, đánh giá hiện trạng các dạng tài nguyên thiên nhiên về lượng và chất, sự thay đổi của chúng theo thời gian và không gian. - Đánh giá hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên thiên nhiên trên lưu vực. - Lập quy hoạch khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên. - Theo dõi, kiểm tra, giám sát việc thực hiện các chương trình dự án liên quan đến khai thác sử dụng tài nguyên thiên nhiên trong lưu vực. 6 1.2. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước trong lưu vực sông 1.1.2. Yêu cầu và mục đích quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Dòng chảy tuân theo quy luật tự nhiên và không phụ thuộc vào biên giới hành chính. Vì vậy nảy sinh ra vấn đề: nước có nên được quản lý và cơ cấu công tác quản lý xác định theo biên giới hành chính hiện tại hay theo biên giới tự nhiên, mà thường là lưu vực sông. Lưu vực sông đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội của một khu vực, một quốc gia hoặc một liên quốc gia. Trên quan điểm hoàn toàn tài nguyên nước, vấn đề trở nên logic hơn rất nhiều nếu áp dụng phương pháp tiếp cận trên lưu vực sông như một đơn vị hợp lý để xây dựng quy hoạch. Tuy vậy với nguyên tắc phát triển tài nguyên nước theo yêu cầu sử dụng, cần lập tổ chức lưu vực sông để đáp ứng các yêu cầu do các bên sử dụng nước đề ra. Cơ cấu và những quy định điều hành hành chính có thể gây nên một số trở ngại đối với quản lý nước lưu vực sông. Các cơ quan trong địa bàn lưu vực không thể đảm bảo phát triển bền vững tài nguyên nước. Họ cần có sự hỗ trợ từ những cơ quan, tổ chức khác trong việc xác định yêu cầu dùng nước khi những điều kiện kinh tế xã hội và chính trị thay đổi. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước của một lưu vực sông là một cách tiếp cận mới nhằm giúp giải quyết các vấn đề lớn về tài nguyên và môi trường nước đang gặp phải tại nhiều quốc gia, đảm bảo sử dụng có hiệu quả và bền vững nguồn tài nguyên vô giá này. Đó chính là quá trình tổng hợp những quan điểm và lợi ích của các ngành khác nhau trong quá trình quyết định, lưu tâm thích đáng đến quan hệ thượng lưu - hạ lưu. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo lưu vực sông được xác định là một quá trình quy hoạch, xây dựng và thực hiện việc khai thác các dạng tài nguyên trong một lưu vực, xem xét toàn diện và đầy đủ các nhân tố có liên quan đến xã hội, kinh tế, môi trường trong mối tương tác về không gian (giữa các bộ phận trong lưu vực: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu), tương tác giữa các nhân tố (chống xói mòn, rửa trôi, làm thoái hoá đất, giảm sức sinh sản của rừng và đất nông nghiệp, ngăn chặn bồi lắng, lũ đá, chống nhiễm bẩn nước…). Hình thành các tổ chức lưu 7 vực sông được coi như một phương tiện hữu hiệu để quy hoạch và thực hiện các nội dung phát triển kinh tế và xã hội. Quy hoạch lưu vực sông phải đảm bảo yêu cầu sử dụng tổng hợp nguồn nuớc, đáp ứng các yêu cầu về cấp nước cho sinh hoạt, phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp, khai khoáng, phát điện, giao thông thủy, nuôi trồng thuỷ, hải sản, sản xuất muối, thể thao, giải trí, du lịch, y tế, an dưỡng, nghiên cứu khoa học và các mục đích khác; bảo đảm các yêu cầu về phòng, chống lũ lụt, hạn hán và các tác hại khác do nước gây ra. Hiện nay thường xuất hiện 5 thách thức liên quan đến việc khai thác và sử dụng tài nguyên nước lưu vực sông: [6] - Nhu cầu thuỷ điện gia tăng do sự phát triển công nghiệp và đô thị - Nông nghiệp thiếu nước nghiêm trọng về mùa khô - Xâm nhập mặn đối với các vùng ven biển - Nhu cầu cấp nước sinh hoạt và công nghiệp ngày càng gia tăng - Ô nhiễm nước do nước thải công nghiệp và đô thị 1.2.3. Xác định nguồn gây ô nhiễm nước - Ô nhiễm tự nhiên Là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão… hoặc do các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng. Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ. Một phần sẽ ngấm vào lòng đất, sau đó ăn sâu vào nước ngầm, gây ô nhiễm hoặc theo dòng nước ngầm hòa vào dòng lớn. Lụt lội có thể làm nước mất sự trong sạch, khuấy động những chất dơ trong hệ thống cống rãnh, mang theo nhiều chất thải độc hại từ nơi đổ rác, và cuốn theo các loại hoá chất trước đây đã được cất giữ. Nước lụt có thể bị ô nhiễm do hoá chất dùng trong nông nghiệp, kỹ nghệ hoặc do các tác nhân độc hại ở các khu phế thải. Công nhân thu dọn lân cận các công trường kỹ nghệ bị lụt có thể bị tác hại bởi nước ô nhiễm hoá chất. 8 Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt, ...) có thể rất nghiêm trọng, nhưng không thường xuyên, và không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu. - Ô nhiễm nhân tạo + Từ sinh hoạt Nước thải sinh hoạt: là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, cơ quan trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người. Thành phần cơ bản của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (cacbohydrat, protein, dầu mỡ), chất dinh dưỡng (photpho, nitơ), chất rắn và vi trùng. Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải lượng các chất có trong nước thải của mỗi người trong một ngày là khác nhau. Nhìn chung mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượng thải càng cao. Nước thải đô thị: là loại nước thải tạo thành do sự gộp chung nước thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh và nước thải của các cơ sở thương mại, công nghiệp nhỏ trong khu đô thị. Nước thải đô thị thường được thu gom vào hệ thống cống thải thành phố, đô thị để xử lý chung. Thông thường ở các đô thị có hệ thống cống thải, khoảng 70% đến 90% tổng lượng nước sử dụng của đô thị sẽ trở thành nước thải đô thị và chảy vào đường cống. Nhìn chung, thành phần cơ bản của nước thải đô thị cũng gần tương tự nước thải sinh hoạt. Ở nhiều vùng, phân người và nước thải sinh hoạt không được xử lý mà quay trở lại vòng tuần hoàn của nước. Do đó bệnh tật có điều kiện để lây lan và gây ô nhiễm môi trường. Nước thải không được xử lý chảy vào sông rạch và ao hồ gây thiếu hụt oxy làm cho nhiều loại động vật và cây cỏ không thể tồn tại. Không chỉ có hoá chất, rác, bệnh phẩm, trên nhiều các sông, kênh người dân đua nhau lấn chiếm lòng sông, làm cản trở dòng chảy, cản trở giao thông đường thuỷ và tranh thủ sử dụng khoảng sông nhỏ hẹp ấy như một hệ thống WC. 9 Các bãi rác là nơi chứa đựng sự ô nhiễm rất cao, nếu không được thu dọn, xử lý triệt để thì nước từ các bãi rác theo nước mưa, chảy vào các ao hồ gần khu dân cư, hoặc thấm vào nguồn nước ngầm gây ô nhiễm. Còn tại các khu đô thị, trung bình mỗi ngày thải ra 20.000 tấn chất thải rắn nhưng chỉ thu gom và đưa ra các bãi rác được trên 60% tổng lượng chất thải nên đã gây ô nhiễm nguồn nước. Hình 1. 2. Ô nhiễm nước do rác thải sinh hoạt + Từ các hoạt động công nghiệp Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải. Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể. Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa lượng lớn các chất hữu cơ, nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài các chất hữu cơ còn có các kim loại nặng, sulfua, ... 10 Hình 1. 3. Nước xả nước thải của công ty Vedan làm ô nhiễm sông Thị Vải (Nguồn: http://dddn.com.vn) Người ta thường sử dụng đại lượng PE (population equivalent) để so sánh một cách tương đối mức độ gây ô nhiễm của nước thải công nghiệp với nước thải đô thị. Đại lượng này được xác định dựa vào lượng thải trung bình của một người trong một ngày đối với một tác nhân gây ô nhiễm xác định. Các tác nhân gây ô nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh là COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng). Ví dụ: Tính PE của nguồn nước thải có lưu lượng là 200 m3/ngày, nồng độ BOD5 của nước thải là 1200 mg/L. Lượng BOD5 trung bình do một người thải ra trong một ngày là 50 g/người/ngày. Như vậy, xét đối với thông số BOD5, nước thải của nguồn thải này tương đương với nước thải của một khu dân cư có 4800 người. Có nhiều hoạt động sản xuất công nghiệp gây ô nhiễm nước, trong đó chủ yếu là: - Do các hoạt động sản xuất: Hiện nay trong tổng số 134 khu công nghiệp, khu chế xuất đã đi vào hoạt động ở nước ta mới chỉ có 1/3 khu công nghiệp, 11 chế xuất có hệ thống xử lý nước thải. Nhiều nhà máy vẫn dùng công nghệ cũ, có khu công nghiệp thải ra 500.000 m 3 nước thải mỗi ngày chưa qua xử lý. Chất lượng nước thải công nghiệp đều vượt quá nhiều lần giới hạn cho phép. Đặc biệt là nước thải các ngành công nghiệp nhuộm, thuộc da, chế biến thực phẩm, hóa chất có hàm lượng các chất gây ô nhiễm cao, không được xử lý thải trực tiếp vào hệ thống thoát nước đã làm cho nguồn nước bị ô nhiễm nặng. - Do khai thác khoáng sản: Trong việc khai khoáng công nghiệp thì khó khăn lớn nhất là xử lý chất thải dưới dạng đất đá và bùn. Trong chất thải này có thể có các hóa chất độc hại mà người ta sử dụng để tách quặng khỏi đất đá. Trong chất thải ở các mỏ thường có các hợp chất sulfide - kim loại, chúng có thể tạo thành axít, với khối lượng lớn chúng có thể gây hại đối với đồng ruộng và nguồn nước ở xung quanh. Bùn từ các khu mỏ chảy ra sông suối có thể gây ùn tắc dòng chảy từ đó gây lũ lụt. Một lượng chất thải rất lớn bao gồm chất thải rắn, nước thải và bùn thải hàng năm, không được quản lý và xử lý, gây ô nhiễm môi trường. - Hiện tượng ô nhiễm và lắng đọng trầm tích ở các sông và biển do khai thác khoáng sản cũng có thể đe dọa đến đa dạng sinh học trong các thủy vực, đe dọa đến sức khỏe của người dân gần đó, và xa hơn nữa là làm ảnh hưởng đến các cộng đồng sống phụ thuộc vào nguồn nước. Các chất thải có thể làm bẩn các nguồn nước dự trữ khác như các túi nước ngầm. Xói lở từ các mái dốc không có rừng bao phủ làm các con sông đầy ắp bùn phù sa và làm tăng khả năng lũ lụt. Khai thác khoáng sản gần các lưu vực sông, đặc biệt là mỏ than hầm lò càng làm tăng thêm những nguy cơ tai nạn do bị ngập lụt. - Từ các lò nung và chế biến hợp kim: Trong quá trình sản xuất và chế biến các loại kim loại như đồng, nicken, kẽm, bạc, kobalt, vàng và kadmium, môi trường bị ảnh hưởng nặng nề. Hydrofluor, Sunfua-dioxit, Nitơ-oxit khói độc cũng như các kim loại nặng như chì, Arsen, Chrom, Kadmium, Nickel, đồng và kẽm bị thải ra môi trường.Một lượng lớn axít-sunfuaric được sử dụng để 12
- Xem thêm -