Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG ĐÁY
GIAI ĐOẠN 2025 - 2030
Lê Minh Thành

Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

2.2. Xây dựng mơ hình

Nghiên cứu này mơ phỏng một số thơng số
chất lượng nước chính gồm oxy hồ tan trong
nước (DO), nhu cầu ơxy sinh hố (BOD),
nhiệt độ, NH4+, NO3- của sông Đáy trên địa
bàn Hà Nội, với kịch bản mô phỏng diễn biến
chất lượng nước sông vào các năm 2025 và
2030, bằng ứng dụng mơ hình MIKE 11 (1-D).
Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để đánh giá
mức độ ô nhiễm của sông Đáy trong tương
lai theo các kịch bản.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Khu vực nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu là một đoạn của hệ
thống sông Đáy dài 127 km trên địa bàn Hà
Nội, được khảo sát từ đập Đáy đến trạm thủy
văn Phủ Lý, thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy.
Các trạm quan trắc và điểm đo trên khu vực
nghiên cứu sông Đáy bao gồm Đập Đáy, Mai

Linh, Bạch Tuyết, Ba Thá, An Mỹ và Phủ Lý
(Hình 1).

Hình 1. Sơ đồ hóa mạng lưới sơng Đáy

Nghiên cứu này sử dụng mơ hình MIKE
11 (1-D) với các module như mưa - dòng
chảy (RR), thủy động lực (HD), tải - khuếch
tán (AD), chất lượng nước (ECOLab)….
Module HD đóng vai trị cơ sở cho hầu hết
các module khác trong mơ hình như module
dự báo lũ, tải khuếch tán, chất lượng nước và
vận chuyển bùn lắng… Module AD mơ
phỏng q trình truyền tải chất hịa tan trong
các lịng dẫn hở, với giả thiết khơng có thay
đổi hay biến động trong cùng mặt cắt và dịng
chảy khơng phân tầng. Module ECOLab mô
phỏng các thông số chất lượng nước với 6
cấp độ khác nhau, trong đó bao gồm DO,
BOD5, phốtpho, amoni, nitrat, coliform,...
Dữ liệu mặt cắt địa hình sơng Đáy được sử
dụng trong mơ hình MIKE 11 (1-D) là dữ
liệu mặt cắt ngang sông, gồm 98 mặt cắt
được đo đạc vào các năm 2009 - 2011 và
2018, tham khảo từ Viện Quy hoạch Thuỷ
lợi, Viện Kỹ thuật Cơng trình Thủy lợi và
Công ty ĐTPT Thủy lợi Sông Đáy. Do đã có
số liệu đối chiếu năm 2018 nên dữ liệu mặt
cắt trong mơ hình được giả định khơng đổi
cho đến thời điểm 2025 - 2030. Địa hình lịng

dẫn con sơng theo hệ cao độ quốc gia.
Điều kiện biên thủy lực là các giá trị trung
bình mực nước/lưu lượng phía thượng nguồn
và hạ lưu, số liệu năm 2000 - 2018. Biên trên
là các giá trị mực nước tại đập Đáy tính cho
sơng Đáy, giá trị mực nước cống Liên Mạc
tính cho sơng Nhuệ (phụ lưu), lưu lượng hồ
Đầm Long tính theo số liệu trạm Lâm Sơn
trên sơng Tích (phụ lưu). Biên dưới là mực
nước tại trạm Phủ Lý trên sông Đáy (Hình 1).
Điều kiện biên cho module ECOLab là các
giá trị trung bình của từng thơng số chất lượng

302


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

nước tại các vị trí có biên thủy lực, số liệu năm
2014 - 2020. Chất lượng nước tại các biên này
được thu thập từ Chi cục Bảo vệ Môi trường
Hà Nội, Tổng cục Bảo vệ Môi trường và Viện
Quy hoạch Thủy lợi, đại diện tại Bảng 1. Với
tuần suất đo trung bình từ 2 - 4 lần/ năm bao
gồm cả mùa mưa và mùa khô.
Bảng 1. Một số giá trị trung bình thơng số
chất lượng nước sơng Đáy năm 2020 [1][2]
Thông số
DO (mg/L)
BOD5 (mg/L)

Amoni (mg/L)
Nitrat (mg/L)

Đập Đáy Ba Thá
0.9
23
3.1
0.2

2.2
19
2.6
1.5

giả định các nguồn thải như KB1 đến năm
2030, giả định thêm hệ thống thu gom nước
thải dọc sông Tô Lịch đã hoạt động, đồng
thời các dự án nhà máy xử lý nước thải (hiện
đang xây dựng hoặc có đã có quy hoạch xây
dựng xong đến năm 2030, ví dụ NMXLNT
Yên Xá) đã hoạt động hết công suất thiết kế.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiệm

QCVN
08MT(B1)

3.1.1. Với module thủy động lực HD


4
15
0.9
10

Hiệu chỉnh module HD được thực hiện chủ
yếu qua việc thay đổi hệ số nhám Manning.
Kết quả hiệu chỉnh mực nước tính tốn và
mực nước thực đo được trình bày đại diện
cho trạm Ba Thá trong Hình 2.

Biên nguồn thải được tính theo tải lượng ô
nhiễm của 5 nguồn thải chính gồm nguồn
thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp
(trồng trọt, chăn nuôi), làng nghề, y tế. Trung
bình lưu vực sơng Nhuệ - Đáy phải tiếp nhận
lưu lượng nước thải khoảng 900.000 m3/ngày,
trong đó nước thải sinh hoạt khoảng
700.000 m3/ngày. Bố trí nguồn thải trong mơ
hình được giả định là các nguồn thải điểm
dọc sông, với các vị trí là điểm xả thải chính
trên sơng Đáy liên quan tới khu vực đông dân
cư, khu vực cụm cơng nghiệp, làng nghề.
Dữ liệu khí tượng thủy văn được thu thập
từ năm 2000 - 2018, dữ liệu chất lượng nước
thu thập trong giai đoạn 2014 - 2020 được sử
dụng để hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mơ hình.
Các chỉ số phần trăm sai số (PBIAS) và hệ số
Nash Sutcliffe Efficiency (NSE) dùng để
đánh giá hiệu quả của mơ hình. Chỉ số

PBIAS càng nhỏ hơn ±10% và chỉ số NSE
càng tiến tới 1.0 thì sai số giữa thực đo và mơ
phỏng càng nhỏ dần (Moriasi et al., 2007).
Nghiên cứu này đưa ra 2 kịch bản (KB)
mơ phỏng tình trạng ơ nhiễm nước của sơng
Đáy, trong đó KB1 vào năm 2025 với giả
định các nguồn thải gia tăng theo thời gian
(bao gồm gia tăng dân số, gia tăng các cụm
công nghiệp và làng nghề trong lưu vực…)
nhưng hệ thống quản lý nước sông Đáy
không được đầu tư cải thiện mà giữ nguyên
như năm 2021. Cịn KB2 vào năm 2030, với

Hình 2. Kết quả hiệu chỉnh thủy lực
tại trạm Ba Thá năm 2015
Hình 2 cho thấy đường q trình mực
nước tính tốn khá phù hợp với đường thực
đo cả về giá trị và cũng như hình dạng
đường. Kết quả hiệu chỉnh là các hệ số
Manning cho từng đoạn vị trí trên sơng được
trình bày trong Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả hiệu chỉnh hệ số nhám
Manning (n) trên sông Đáy
Đoạn
(km)

Hệ số
nhám n

Đoạn

(km)

Hệ số
nhám n

0 - 3.0

0.039

51.0 - 57.0

0.024

4.0 - 6.6

0.026

61.5 - 73.8

0.030

7.9 - 49.0

0.028

81.7 - 126.4

0.028

Kiểm nghiệm module HD với thời đoạn

năm 2020 cũng cho kết quả tốt. Giá trị NSE
tại trạm Ba Thá đạt 0.94, còn giá trị PBIAS
đạt 13.51% cho hiệu chỉnh và kiểm nghiệm.
Chứng tỏ module HD có hiệu quả dự báo tốt.

303


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

3.1.2. Với module chất lượng nước
EcoLab
Việc hiệu chỉnh và kiểm nghiệm module
EcoLab được thực hiện với số liệu năm 2015
và 2020. Số liệu được trình bày đại diện với
thơng số DO và BOD5 (Hình 3).

a)

b)

Hình 3. Kết quả hiệu chỉnh DO (a) và BOD5
(b) tại sông Đáy 2015 và 2020.
Kết quả hiệu chỉnh cho thấy chất lượng
nước mô phỏng có xu thế biến đổi phù hợp
với các điều kiện thực tế. Giá trị chênh lệch
giữa tính tốn và thực đo tại đối với thông số
DO là 9.2%, BOD5 là 18.5%, NO3- là 19.1%,
NH4+ là 5.6%. Giá trị nhiệt độ trung bình có
sai số nhỏ hơn 2%. Hiệu chỉnh EcoLab thu

được giá trị các tham số (Bảng 3).
Bảng 3. Một vài giá trị tham số trong
module ECOLab của quá trình hiệu chỉnh
Tham số
Đơn vị Giá trị
Nhiệt độ: Latitude
độ
25
Chu trình oxy: số đại diện kỵ
3.8
khí
Q trình trầm tích: nhu cầu
g/m2/day 0.7
oxy trầm tích

cột B1 khoảng gần 9 tháng trong năm, trong
khi giá trị NH4+ cao hơn ngưỡng B1 gần như
toàn bộ thời gian trong năm. Thời gian duy trì
giá trị BOD5 đạt tiêu chuẩn B1 và B2 cũng
giảm, cho thấy ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt
từ các khu vực đông dân cư sinh sống quanh
hai bờ sông đã tăng lên. Giá trị BOD5 trung
bình năm 2025 là 57 mg/L cao hơn 3 lần so
với giá trị BOD5 tại Ba Thá vào mùa cạn 2020.
Kết quả KB2 (năm 2030) tại vị trí Ba Thá,
giá trị trung bình DO vượt ngưỡng tiêu chuẩn
B1 trong cả năm 2030. Đồng thời, giá trị
trung bình BOD5 và NH4+ lần lượt giảm 64%
và 86%, và cao hơn ngưỡng B1 khoảng 1.7
và 1.5 lần. Khi so sánh với chất lượng nước

đo đạc năm 2020, giá trị DO, BOD5 và NH4+
đều đã được cải thiện rất nhiều. Điều đó có
thể dự báo rằng nếu các cơ quan nhà nước
hoàn thành được các dự án quản lý chất
lượng nước sông Đáy mà đã được lập quy
hoạch đến năm 2030 thì chất lượng nước
sơng Đáy sẽ đảm bảo phục vụ tốt cho các yêu
cầu về sinh hoạt và tưới tiêu nông nghiệp.
IV. KẾT LUẬN

Nghiên cứu đã sơ lược mô phỏng được
chất lượng nước sông Đáy đoạn chảy qua địa
bàn Hà Nội năm 2025 và 2030. Kịch bản
năm 2025 cho thấy nước sông sẽ càng ngày
càng ô nhiễm nặng hơn nếu các nhà quản lý
khơng có biện pháp để giảm tải ô nhiễm hiện
nay. Kịch bản năm 2030, khi dự án cải thiện
nước sơng Tơ Lịch đã hồn thiện và các nhà
máy xử lý nước thải (quy hoạch đến năm
2030) đã đi hoạt động hết cơng suất thì chất
lượng nước sơng Đáy sẽ được cải thiện tốt,
và đáp ứng được các yêu cầu theo Quy chuẩn
Kỹ thuật quốc gia về Chất lượng nước mặt.
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chỉ số PBIAS của các thông số chất lượng
nước nằm trong phạm vi cho phép (<10%), ví
dụ PBIAS-DO = 8.1%, PBIAS-T = 3%,
chứng tỏ EcoLab có hiệu quả dự báo tốt.
3.2. Kết quả mơ phỏng theo kịch bản

Kết quả KB1 (năm 2025) cho thấy, tại Ba
Thá giá trị thông số DO không đạt tiêu chuẩn

[1] Ngân hàng Thế giới. 2020. “Nghiên cứu
kiểm sốt ơ nhiễm, cải thiện thoát nước và
quản lý nước thải tại Thành phố Hà Nội,
Việt Nam”. Dự án 1260998-WB.
[2] Đỗ Thu Nga, Trịnh Anh Đức. 2020. “Đánh
giá chất lượng nước sông Đáy đoạn qua
thành phố Hà Nội trong bốn tháng đầu năm
2020”. Tạp chí Mơi trường, số 2.

304