Tên đề tài: “Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều”.

 Tác giả: Phạm Thành Nhơn, Khóa: 2011

 Chuyên ngành: Môi trường đất và nước ; Mã số: 9440303. Nhóm ngành: Khoa học tự nhiên.

 Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn Hiếu Trung - Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Luận án “Nghiên cứu khả năng chịu tải môi trường của sông phù sa, dưới ảnh hưởng của thủy triều” được thực hiện nhằm:

Tính toán và dự báo được tải lượng chất thải đối với nguồn ô nhiễm phân tán do canh tác nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, nước mưa chảy tràn qua các khu vực đô thị, thương mại, dịch vụ, và nguồn ô nhiễm điểm phát sinh từ các khu công nghiệp theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh, thành xung quanh vùng nghiên cứu.

Nghiên cứu sử dụng bộ phần mềm MIKE 3 (mô đun FM HD, FM MT và ECoLab) để mô phỏng đặc tính thủy lực và diễn biến chất lượng nước cho sông Hậu. Dữ liệu sử dụng cho mô hình đã được thu thập hiện trường, từ các nguồn tin cậy và cập nhật. Cơ sở dữ liệu cho mô hình cũng đã được xây dựng. Mô hình đã được kiểm định và hiệu chỉnh nhằm đảm bảo kết quả đạt độ tin theo mục tiêu nghiên cứu.

Mô hình được thiết lập và xây dựng đã mô phỏng được đặc tính thủy lực dòng chảy và động thái địa mạo đoạn sông nghiên cứu với độ tin cậy cao và phù hợp với thực tế. Do đó, mô hình có thể được sử dụng để nghiên cứu ở các hệ thống sông phù sa tương tự như vùng nghiên cứu. Các con sông này thường chịu ảnh hưởng của thủy triều và sự chi phối bởi nhiều yếu tố tác động của con người trên thượng nguồn và hai bên dòng sông.

Một mô hình thủy lực và chất lượng nước ba chiều đã được thiết lập và xây dựng cho một đoạn Sông Hậu. Kết quả mô hình cho thấy dù có tăng lưu lượng thải, nếu kiểm soát được nồng độ và chất lượng nước thải đảm bảo theo quy chuẩn thì khả năng tự làm sạch của đoạn sông nghiên cứu vẫn có thể được đảm bảo. Ngoài ra, kết quả mô hình cũng cho thấy khu vực thượng lưu chịu sự chi phối mạnh bởi yếu tố giảm lưu lượng từ thượng nguồn, trong khi ở khu vực hạ lưu chịu ảnh hưởng từ thủy triều là yếu tố chi phối chính.

Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cho thấy khu vực nghiên cứu xảy ra khả năng tự làm sạch sinh học và vật lý, thông qua quá trình pha loãng của dòng chảy và phân rã chất hữu cơ ở khu vực nghiên cứu là trung bình và khả năng tự làm sạch của hệ sinh thái tại khu vực nghiên cứu là khá thấp.

Nhìn chung kết quả ghiên cứu đã cho thấy các bức tranh chi tiết theo không gian và thời gian về chế độ thủy lực và phản ảnh rõ ràng xu thế diễn biến chất lượng nước và khả năng tự làm sạch của đoạn sông nghiên cứu. Các bức tranh được mô tả theo các kịch bản tự nhiên và kinh tế xã hội khác nhau. Các kịch bản được xây dựng theo định hướng phát triển kinh tế - xã hội cũng như các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

Những kết quả nghiên cứu đạt được:

Nghiên cứu đã ứng dụng thành công bộ phần mềm MIKE 3 (Mô đun FM HD, FM MT và Ecolab) để mô phỏng đặc tính thủy lực và chất lượng nước lưu vực sông Hậu theo không gian và thời gian. Trong đó, đi sâu nghiên cứu chế độ thủy lực và diễn biến chất lượng nước làm cơ sở khoa học cho việc việc xem xét đánh giá chất lượng nước theo thời gian trong điều kiện biên hiện tại và dự báo cho các kịch bản tương lai. Các kịch bản được xây dựng theo xu thế phát triển kinh tế - xã hội và kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam được Bộ Tài nguyên và Môi trường xây dựng và công bố năm 2016.

2. Kết quả mới của luận án:

Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc đề xuất một số chính sách, biện pháp cụ thể đối với quá trình lập và thực hiện các quy hoạch phát triển kinh tế xã hội được lồng ghép yếu tố môi trường.

Luận án đã xây dựng được mô hình toán ba chiều mô phỏng được đặc tính thủy lực và chất lượng nước lưu vực sông Hậu, là con sông có chế độ thủy lực và nguồn thải phức tạp, chịu tác động của các yếu tố thượng nguồn và thủy triều biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu, cũng như các nguồn thải khá đa dạng theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội. Đây cũng là nghiên cứu ứng dụng mô hình ba chiều đầu tiên ở  Đồng bằng Sông Cửu Long nói riêng và ở Việt Nam nói chung.

Nghiên cứu này đóng góp quan trọng cho sự hiểu biết của chúng ta về sự thay đổi trong hình học thủy lực ở đoạn sông nghiên cứu và những điều khám phá được từ những nghiên cứu tiếp theo ở sông Hậu. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu hình học thủy lực vùng hạ lưu sông trên thế giới đã thực hiện. Kết quả nghiên cứu cũng cung cấp thông tin về các mối quan hệ hình học thủy lực ở vùng hạ lưu sông Mê Kông tạo cơ sở khoa học tiếp tục thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả đề tài cho thấy ở đoạn sông nghiên cứu, quá trình khả năng tự làm sạch sinh học và vật lý là trung bìnhvà khả năng tự làm sạch của hệ sinh thái là khá thấp.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

Kết quả nghiên cứu có thể được tham khảo để triển khai các cho nghiên cứu tiếp sau nhằm giải quyết nhiều bài toán thực tiễn về tải lượng và khả năng tiếp nhận nguồn nước đối với chất ô nhiễm từ nguồn thải phân tán.

Một số phương pháp và kết quả của nghiên cứu này đã được thực hiện và kiểm nghiệm trong thực tế phục vụ trong công tác quản lý lưu vực nước được Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành quy định trong việc cấp phép xả thải vào nguồn nước và phân vùng xả thải đối với các nguồn thải cố định và áp dụng các công cụ kinh tế hợp lý đối với từng đối tượng thải.

Kết quả của nghiên cứu cung cấp cho các cơ quan liên quan ở địa phương công cụ có thể giám sát, đánh giá theo dõi sự thay đổi của nguồn xả thải có tác động như thế nào đến chất lượng nguồn nước, để từ đó có thể đề xuất các giải pháp quy hoạch phát triển kinh tế xã hội hiện tại và tương lai thích ứng trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay góp phần phục vụ sự phát triển bền vững kinh tế - xã hội trên lưu vực.

Nghiên cứu đã góp phần đưa các ứng dụng khoa học công nghệ vào dự báo, phục vụ công tác đánh giá chất lượng môi trường nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý môi trường, giúp các cơ quan quản lý có được một bức tranh tổng thể về chất lượng môi trường nước mặt, qua đó có những hoạch định chiến lược, kế hoạch và biện pháp thích hợp nhằm hạn chế vấn đề ô nhiễm môi trường trong hoạt động phát triển kinh tế - xã hội thuộc khu vực./.

1. Summary of thesis content

The thesis "Research of environmental loading capacity of alluvial river under tidal influence" is carried out in order to calculate and forecast the amount of waste discharged to scattered pollution caused by agricultural production, aquaculture, navigation, storm water runoff through urban areas, trade, services, and pollution source generated from industrial zones according to socio-economic development planning of provinces and cities around the study area.

The study uses MIKE 3 software (FM HD module, FM MT and ECoLab) to simulate hydraulic characteristics and water quality evolution for Hau River. The data used for the model has been collected from the field, from reliable and updated sources. Database of model has also been built. The model has been inspected and calibrated to ensure the achievement of the research objectives.

The model was established and constructed to simulate the hydraulic flow characteristics and geomorphological dynamics of study river sections with high reliability and suitability to reality. Therefore, the model can be used to study in alluvial river systems similar to the study area. These rivers are often influenced by tides and the influence of many human factors on the upstream and in both riversides.

A three-dimensional model of hydraulics and water quality was established and constructed for a section of Hau River. The model results show that although there is an increase in discharge flow, if the concentration and quality of wastewater are controlled in accordance with the standard, the self-cleaning ability of the study river section can still be ensured. In addition, the model results also show that the upstream area is strongly influenced by the factor of reducing the upstream flow, while in downstream, the tidal influences are the dominant factor.

However, research results show that the study area has the ability to self-clean biological and physical, through the dilution of flow and organic matter decay in the study area are moderate and the self-cleaning ability of the ecosystem in the study area is rather low.

In general, the results of the study detailed pictures of time and space on hydraulic mode and clearly reflect the trends in water quality and the self-cleaning ability of the study river section. The pictures are described according to different natural and socio-economic scenarios. The scenarios are built according to the orientation of socio-economic development as well as scenarios for climate change and sea level rise.

The achieved results of the research:

The research has successfully applied MIKE 3 software (FM HD module, FM MT and Ecolab) to simulate the hydraulic and water quality characteristics of Hau river basin in space and time. In particular, in-depth hydrological study and water quality evolution will be used as a scientific basis for considering the water quality over time under present boundary conditions and forecasting for future scenarios. The scenarios are built based on socio-economic development trends and scenarios of climate change and sea level rise for Vietnam which were prepared and published by the Ministry of Natural Resources and Environment in 2016.

2. New results of the thesis:

The results of this research are very important for proposing specific policies and measures for the elaboration and implementation of socio-economic development planning that are integrated environmental factors.

The thesis has developed a three-dimensional mathematical model that simulates the hydraulic characteristics and water quality of the Hau River basin. It is a river that has a complex hydrodynamic and discharge system that is influenced by upstream and marine tide factors under climate change scenarios, as well as diversified sources of waste under socio-economic development scenarios. This is also the first three-dimensional model application in the Mekong Delta in particular and in Vietnam in general.

This study makes an important contribution to our understanding of the changes in hydrodynamic geometry in the study river and the findings from subsequent studies in the Hau River. The results of this study are in line with the hydraulic geometry studies in the lower reaches of the world which were done. The results also provide information on hydraulic geometry relationships in the lower Mekong basin that form the basis for further research.

The results of thesis show that in the studied river section, the process of biological and physical cleansing is moderate and the self-cleaning ability of the ecosystem is rather low.

3. Applications / applicability in practice, issues to be studied:

The results of the study can be used to develop further studies to address many of the practical problems of discharge and the ability to receive water for pollutants from dispersed sources.

A number of methods and results of this research have been implemented and tested in practice for the management of water basins issued by the Ministry of Natural Resources and Environment in the issuance of permits for discharge into water sources and the zoning of wastes for fixed sources and the application of appropriate economic tools to each waste subject.

The results of the study provide the tools for local agencies to monitor and evaluate how changes in the source of the discharge affect the quality of the water supply.Then, it is possible to propose current and future socio-economic development planning solutions in the context of current climate change, contributing to the sustainable socio-economic development in the basin area.

The research has contributed to the application of science and technology in forecasting, serving the environmental quality assessment to improve the effectiveness of environmental management, provide management agencies with an overall picture of the surface water quality, which will lead to appropriate strategic planning, plans and measures to minimize environmental pollution in socio-economic development in the region./.

>> Xem chi tiết nội dung luận án

>> Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)