Bước đầu ứng dụng mô hình phân chia lợi ích trong khai thác lưu vực sông - Áp dụng cho lưu vực sông Đồng Nai

rong LVS. (2) Các địa phương trên LVS phải cùng chịu trách nhiệm BVMT nước trong LVS; chủ động hợp tác khai thác nguồn lợi do TNN trong LVS mang lại và bảo đảm lợi ích cho cộng đồng dân cư. - Điều 60 quy định về kiểm soát, xử lý ô nhiễm, suy thoái môi trường nước trong LVS. - Điều 61 quy định về trách nhiệm của UBND cấp tỉnh đối với BVMT nước trong LVS. - Điều 62 quy định về tổ chức BVMT nước của LVS. Các tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường liên quan đến bảo vệ CLN sông, hồ cho các mục đích sử dụng nước được ban hành lần đầu tiên vào năm 1995, sửa đổi năm 2001 và 2005. Năm 2008, Bộ TN&MT đã ký quyết định ban hành một số quy chuẩn đối với nước mặt và nước thải . Tuy nhiên, các quy chuẩn liên quan đến trầm tích đáy và bùn thải vẫn chưa được xây dựng và ban hành. Luật Tài nguyên Nước (1998) có các quy định liên quan đến nước mặt, nước mưa, nước dưới đất và nước biển. Luật này nghiêm cấm thải các chất thải độc hại, nước thải chưa qua xử lý hoặc nước thải đã qua xử lý nhưng chưa đạt TCCP cho phép vào nguồn nước. Việc cấp phép xả thải phải căn cứ vào khả năng chịu tải của nguồn tiếp nhận. Nước thải phải được xử lý đạt TCCP trước khi xả thải. Song, việc áp dụng và thực thi Luật BVMT, Luật TNN và Hệ thống Tiêu chuẩn/Quy chuẩn Việt Nam về môi trường nhằm mục tiêu kiểm soát ô nhiễm và quản lý CLN vẫn còn nhiều hạn chế, bất cập. Tại LVHTS Đồng Nai, sự phối hợp trong BVMT cũng như công tác quản lý CLN được thể hiện qua các cột mốc sau: - Tháng 11 năm 2001, đại diện của 12 UBND các tỉnh, TP trong lưu vực đã thoả thuận và thành lập Uỷ ban BVMT LVS Đồng Nai. - Ngày 28/12/2001, tại TP.HCM đã tổ chức Hội nghị Chủ tịch UBND các tỉnh/TP trên lưu vực để thảo luận về hợp tác giữa các địa phương trong việc quản lý nguồn nước toàn LVS. - Ngày 21/3/2002, Chính phủ có công văn số 291/CP-KG, giao UBND TP.HCM chủ trì, phối hợp với UBND các tỉnh trong lưu vực xây dựng đề án BVMT LVHTS Đồng Nai. - Tháng 5/2004, Bộ TN&MT đã phối hợp với các địa phương thuộc lưu vực và các cơ quan khoa học họp bàn triển khai Chương trình BVMT LVHTS Đồng Nai. - Ngày 31/5/2005, Bộ TN&MT và UBND TP.HCM đã phối hợp với các địa phương thuộc lưu vực tổ chức Hội nghị bàn tròn đánh giá tình hình thực hiện cam kết hợp tác BVMT LVHTS Đồng Nai. - Ngày 25/12/2005, Bộ TN&MT cùng các tỉnh trong lưu vực đã đồng thuận cam kết gồm 8 điểm về các biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường trên LVS. - Ngày 3/12/2007, TTCP đã ra quyết định 187/2007/QĐ-TTg về việc phê duyệt “Đề án BVMT LVHTS Đồng Nai đến năm 2020”. Đây là một trong những quyết định đánh dấu mức độ cấp bách trong vấn đề ngăn chặn suy thoái và cải thiện môi trường tại lưu vực này. Ngày 01/12/2008, TTCP ký quyết định số 157/2008/QĐ-TTg thành lập Ủy ban BVMT LVHTS Đồng Nai (gọi tắt là Ủy ban sông Đồng Nai) quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn, cơ cấu tổ chức và hoạt động của Ủy ban này. Tuy nhiên, sự phối hợp giữa các cơ quan Bộ, ngành và địa phương để giải quyết các vấn đề về môi trường chung cũng như bảo vệ CLN còn yếu. Giữa các địa phương trong cùng lưu vực chưa tìm được tiếng nói chung, chưa thống nhất và hợp tác chặt chẽ trong công tác bảo vệ CLN lưu vực. Quan niệm về trách nhiệm của địa phương, các ngành về bảo vệ CLN LVS là chưa đầy đủ. Nhiều địa phương quan niệm không đúng về mục đích bảo vệ CLN LVS, về vai trò và trách nhiệm của địa phương trong tổ chức BVMT chung trên lưu vực. Bảng 21 Trách nhiệm có liên quan đến tài nguyên nước của một số cơ quan Bộ TT Cơ quan Trách nhiệm liên quan đến tài nguyên nước 1 Bộ TN và MT Quản lý tài nguyên nước, CLN. Lập quy hoạch về sử dụng, quản lý tổng hợp và bảo vệ TNN ở các LVHTS chính. 2 Bộ NN và PTNT Tưới tiêu, phòng chống lụt bão, cấp nước sinh hoạt nông thôn, quản lý các công trình thủy lợi và đê điều. 3 Bộ KHĐT Hướng dẫn và kiểm tra các Bộ ngành về việc lập và thực hiện chiến lược phát triển KTXH. 4 Bộ Công nghiệp Phát triển thủy điện thông qua Tổng Công ty điện lực Việt Nam. 5 Bộ KHCN Thẩm định dự thảo và công bố các tiêu chuẩn CLN do Bộ TN&MT xây dựng. 6 Bộ Xây dựng Quản lý các công trình công cộng đô thị; Thiết kế và xây dựng các công trình cấp thoát nước đô thị 7 Bộ GTVT Quản lý và phát triển giao thông đường thủy; Quản lý công trình thủy và hệ thống cảng. 8 Bộ Thủy sản Quản lý nước dùng cho nuôi trồng và chế biến thủy sản. 9 Bộ Y tế Quản lý CLN uống; Chịu trách nhiệm thiết lập và giám sát các tiêu chuẩn CLN. 10 Bộ Tài chánh Xây dựng các chính sách về thuế và phí đối với tài nguyên nước (Nguồn: Bộ Tài nguyên Môi trường năm 2006) [1] 2.2. Tổng quan quản lý chất lượng nước trên thế giới Quản lý CLN là một vấn đề không chỉ liên quan đến tính không gian mà còn bao hàm cả tính thời gian. Các đánh giá CLN của một lưu vực phải dựa trên diễn biến chất lượng tại các nhánh lưu vực từ thượng lưu đến hạ lưu (tính không gian) theo các mốc thời gian nhất định (tính thời gian). Như vậy, một lượng số liệu khổng lồ cần được lưu trữ, phục vụ công tác phân tích, đánh giá. Một yêu cầu được đặt ra là quản lý số liệu một cách có hệ thống, dễ truy cập và sử dụng trong mọi trường hợp cần thiết. GIS chính là một công cụ hỗ trợ các tính năng trên. Dữ liệu không chỉ được lưu trữ thuần túy trong hệ thống mà còn được gắn liền với vị trí không gian đã thực hiện thu thập.[10][11] Một lợi thế rất quan trọng của GIS là khả năng tích hợp các mô hình tính toán để mô tả CLN cũng như đưa ra các dự báo về ô nhiễm. Hầu hết các mô hình được sử dụng hiện nay đều có thể tích hợp vào GIS như MIKE, QUAL2K, WQI… Tuy nhiên, tính năng quan trọng nhất của GIS vẫn là khả năng hiển thị kết quả phân tích, xử lý số liệu ở dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Chính khả năng này đem tới cho người dùng một cái nhìn trực quan, cụ thể, qua đó hỗ trợ hiệu quả cho quá trình ra quyết định. Đối với hệ CSDL, đặc biệt là CSDL không gian, đóng vai trò rất quan trọng trong việc lưu giữ một lượng lớn dữ liệu không gian và phi không gian. CSDL GIS chuyên dụng có thể cung cấp chức năng quản lý bản đồ và xử lý số liệu khá mạnh, như truy cập dữ liệu hiệu quả, truy vấn không gian linh hoạt và hiển thị dữ liệu không gian. Tuy nhiên để thực hiện những chức năng này đòi hỏi chi phí lớn và máy tính có cấu hình cao cũng như chuyên môn cao. Hơn nữa, GIS truyền thống không được tạo ra cho những người dùng không có chuyên môn, giới hạn việc phổ biến ra cộng đồng. Chính những điều trên gây ra những bất cập trong việc sử dụng và phổ biến GIS. Sự ra đời của internet vào thập niên 90 đã tạo nên sự thay đổi mang tính cách mạng trong việc truy cập và phổ biến dữ liệu. Việc truy cập dữ liệu trở nên đơn giản và GIS như một phương tiện phổ biến TTĐL đến hàng loạt người dùng khác nhau thông qua phần cứng và hệ điều hành. Sự phát triển của kỹ thuật web đã đưa ra một phương tiện hiệu quả và hữu hiệu trong việc phổ biến các sản phẩm dữ liệu không gian trên internet. Như vậy, bằng cách kết hợp GIS và Web, công nghệ WebGIS ra đời góp phần tăng sự đa dạng cũng như tính hiệu quả cho việc sử dụng GIS. Các ứng dụng WebGIS tạo khả năng đưa các bản đồ và dữ liệu GIS đến từng cá nhân thông qua web. Người sử dụng có thể dễ dàng truy cập vào các ứng dụng thông qua internet. Bản đồ hiển thị không chỉ ở dạng đồ họa tĩnh (như file .pdf hay .jpg) mà có thể là các ứng dụng giúp người sử dụng có thể phóng to – thu nhỏ, tắt/mở các lớp dữ liệu và hiển thị các truy vấn cơ bản. Các ứng dụng WebGIS tổng hợp sử dụng bản đồ trung tâm và công nghệ web server để quản lý các truy vấn thông tin và truyền tải dữ liệu và bản đồ đến người dùng. Trong những năm gần đây, sự phát triển của kỹ thuật web đã đưa ra một phương tiện hiệu quả và hữu hiệu trong việc phổ biến các sản phẩm dữ liệu không gian trên internet. Công nghệ GIS kết nối mạng (WebGIS) đang tập trung vào việc phát triển các chức năng web thông qua Internet. Và như vậy, WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho TTĐL hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới thông qua phần cứng và hệ điều hành. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của WebGIS là tạo ra một hệ thống phần mềm có thể chạy được trên bất kỳ trình duyệt web của bất kỳ máy tính nào được nối mạng Internet. Theo đó, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở thành ứng dụng WebGIS theo các kỹ thuật mạng Internet. Sau đây, luận văn sẽ trình bày một số ứng dụng trong xây dựng mô hình quản lý, chia sẻ HTTT CLN trên thế giới: 2.2.1. Hệ thống quản lý thông tin nước mặt LVS Michigan MiSWIMS (Michigan Surface Water Information Management System) (Mỹ) Ứng dụng này là 1 hệ thống trên cơ sở bản đồ tương tác cho phép người sử dụng thấy được các thông tin về nước bề mặt của Michigan. Hệ thống được phát triển bởi sự liên kết cộng tác giữa trường CNTT, trường chất lượng môi trường và trường bảo vệ tài nguyên. Người sử dụng có thể quan sát các dữ liệu về quan trắc nước bề mặt trên toàn bộ lãnh thổ của Michigan (với hơn 11.000 hồ trong nội địa và hơn 57.6 triệu km sông suối) theo 2 cách: dạng chữ hoặc dạng bản đồ. Ở dạng chữ, người sử dụng có thể dễ dàng tìm kiếm con sông bởi tên, ví trí hoặc thủy vực. Sau khi đã tìm kiếm được các thông tin cần thiết về nước bề mặt ở dạng chữ, người sử dụng có thể chuyển qua tìm kiếm ở dạng bản đồ. Ở dạng bản đồ, những thông tin về CLN nước bề mặt cần tìm sẽ được hiển thị cho người dùng ở dạng bản đồ. Người sử dụng có thể tìm kiếm thông tin nước bề mặt bởi tên, địa chỉ, khu vực, theo vĩ độ hoặc kinh độ. Các lớp hiện thị có thể bật hay tắt tùy thuộc vào sở thích của người sử dụng và có thể được sử dụng để xác định các thông tin cơ bản. Người sử dụng có thể phóng to khu vực mình quan tâm sau khi quá trình tìm kiếm kết thúc và những thông tin khi đó sẽ có được bằng cách nhận dạng các định phân đặc trưng.[10][11] Hệ thống MiSWIMS được sử dụng với các mục đích: - Nghiên cứu giám sát CLN mặt, các chất lắng hóa dưới đáy, các loài không xương sống , các động thực vật sống trong nước... - Thông tin nhằm cho phép thải nước thải vào nước mặt của Michigan. - Phân tích và báo cáo các thông tin chi tiết liên quan đến sông suối ao hồ của Michigan như tên, diện tích bề mặt, chu vi, chiều sâu tối đa, dòng chảy, nhiệt độ mặt nước. - Giúp tăng cường khả năng ra quyết định. - Đảm bảo sử dụng các dữ liệu CLN hiệu quả hơn do khả năng chia sẻ cao nhằm hỗ trợ cho nhiều chương trình chính sách và chương trình đánh giá. - Thúc đẩy công động truy cập và sử dụng các thông tin và dữ liệu về CLN. 2.2.2. Hệ thống quản lý tổng hợp thông tin CLN IWIM (Integrated Water Information Management System) (Anh) Mục đích của hệ thống nhằm tăng cường việc quản lý, đánh giá và phát triển nguồn nước theo từng cấp độ lưu vực. Hệ thống có thể cung cấp hiển thị các thông tin về thời gian, không gian liên quan đến quản lý CLN, cụ thể là việc sử dụng và cung cấp nước và quản lý LVS sử dụng công nghệ GIS. Chức năng của hệ thống bao gồm: - Lưu trữ nhu cầu nước và sử dụng dữ liệu cho nhiều lĩnh vực (ví dụ như công nghiệp, nông nghiệp, môi trường…). - Kết hợp các dữ liệu sử dụng nước và nhu cầu sử dụng nước cho việc quản lý ranh giới và các vấn để thủy văn. - Dự đoán việc sử dụng và phân tích nhu cầu sử dụng nước bằng các các phương trình hồi quy. - Đánh giá lượng nước sẵn có mà có thể sử dụng nhằm trợ giúp cho việc xác định những khu vực thiếu nước. - So sánh với các tiêu chuẩn và các mục tiêu. - Lên kế họach đối phó với những tình huống xấu để trợ giúp cho người làm công tác quản lý CLN. - Cốt lõi của hệ thống IWIM bao gồm GIS kết nối với cơ sở dữ liệu. Cấu trúc của hệ thống IWIM như sơ đồ sau /nguồn [10][11]/: Hình 21 Cấu trúc của hệ thống IWIM 2.2.3. Hệ thống quản lý thông tin CLN WIMS (Water Information Management System) (Úc) Hệ thống WIMS quản lý, lưu trữ và họach định tất cả các thông tin liên quan đến CLN và dịch vụ nước thải trong phạm vi Barwon (Úc) với những thông tin về thuộc tính, ranh giới, công trình kiến trúc trên toàn bộ LVS. Hoạt động của hệ thống giống như một bản đồ địa lý liên tục bao phủ toàn bộ các vùng nước mặt của LVS Barwon (3.900 km2). Giao diện bao gồm 1 cửa sổ nhập các dữ liệu liên quan đến CLN LVS. Các thông tin đạt được bởi phóng to các khu vực được yêu cầu trên bản đồ và thẩm tra quan sát trực tiếp những đặc tính của các mục hiển thị. Việc thẩm tra quan sát cũng có thể được thực hiện bằng cách gõ nhập địa chỉ, hệ thống sẽ hiển thị dưới dạng đồ thị vị trí của đối tượng và các thông tin có liên quan khác. Hệ thống WIMS mang lại lợi ích rõ rệt cho người sử dụng trong việc đánh giá dữ liệu cũng như giúp cho CQQL có thể trả lời các thắc mắc một cách nhanh chóng. Nhà quản lý được trang bị công cụ tốt hơn trong việc lập kế hoạch bảo vệ, khắc phục và phát triển theo cách tốt nhất. Hệ thống WIMS bao gồm hệ thống xử lý hình ảnh, hệ thống tự động hóa các thủ tục văn bản, hệ thống quản lý thông tin phòng thí nghiệm, hệ thống vẽ và thiết kế với sự trợ giúp của máy tính, hệ thống tự động xử lý chữ và hệ thống quản lý CSDL có liên quan. Tất cả các hệ thống này sẽ được tích hợp với nhau thông qua mạng internet. 2.2.4. Mô hình quản lý lưu vực sông Hoàng Hà - MCCRB (Model of collective cooperation and reallocation of benefits) (Trung Quốc) Lưu vực sông của Trung Quốc thường có những tranh chấp nghiêm trọng tại các vùng ranh giới về ô nhiễm nước vì vậy cần áp dụng mô hình để phân chia tỉ lệ cắt giảm ô nhiễm (MPSPR). Nhưng trong đó mô hình MPSPR có một số khó khăn và cần đề xuất một mô hình mới. Dựa trên bốn giả thuyết về việc xả chất thải hoặc sự lan truyền ô nhiễm trong lưu vực sông điển hình của Trung Quốc. Dựa vào những giả thuyết ở trên đã phát triển một mô hình hợp tác tập thể và tái phân bổ lợi ích (MCCRB) để giải quyết tranh chấp ở vùng ranh giới. MCCRB bao gồm hai phần. Phần đầu tiên, cũng là phần cơ sở cho nhà quản lý của các lưu vực sông tính toán sự phân bổ cắt giảm ô nhiễm tối ưu cho toàn bộ lưu vực đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nước với chi phí môi trường tối thiểu. Phần hai, khuyến khích thực hiện để làm giảm ô nhiễm tối ưu của mỗi vùng. Phần hai, khuyến khích thực hiện để giảm ô nhiễm của mỗi vùng. Lợi ích của mô hình MCCRB: nó làm giảm tổng chi phí môi trường và tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên. Ngoài ra, các quyết định ảnh hưởng đến tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở một lưu vực sông có ý nghĩa qua các ranh giới hành chính. Việc quản lý môi trường của lưu vực sông hoàn toàn bị ảnh hưởng bởi các quyết định của chính quyền địa phương có thẩm quyền nằm trong lưu vực sông. Lợi nhuận cao nhất hoặc chi phí tối thiểu sẽ đạt được nếu tất cả các địa phương hợp tác chặt chẽ. Tuy nhiên, nếu mỗi địa phương hành động độc lập, ô nhiễm nguồn nước vượt ranh giới sẽ không thể tránh khỏi. Các vấn đề môi trường giữa các vùng đã tăng ở mức độ nghiệm trọng và thường gặp trong những năm gần đây trên khắp thế giới. Ô nhiễm nước và ô nhiễm không khí đều là vấn đề nghiêm trọng hiện nay. Ô nhiễm không khí tại các vùng ranh giới rõ ràng là một vấn đề khi nó bỏ qua ranh giới pháp lý, do đó, thường phải làm việc qua các ranh giới hành chính để xây dựng và thực hiện có hiệu quả kiểm soát ô nhiễm . Ô nhiễm nước thì khác ô nhiễm không khí vì dòng chảy nước được giới hạn trong ranh giới của các lưu vực sông, trong khi dòng chảy của không khí là không bị giới hạn bởi ranh giới đó và di chuyển theo hướng gió. Ô nhiễm nước cũng là một vấn đề tại vùng biên nếu dòng chảy của nước chảy qua các vùng lận cận hoắc các quốc gia. Tại Trung Quốc, nhiều công trình bảo tồn nước, chẳng hạn như đập nước và cổng lũ được xây dựng tại lưu vực sông, tạo điều kiện cho từng khu vực để kiểm soát dòng chảy của nước trong phạm vi có thẩm quyền. Tuy nhiên, sự thiếu thoả thuận tại các vùng biên về kiểm soát ô nhiễm có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng tại vùng biên. Hình 22 Mô hình ô nhiễm nước ở lưu vực tiếp giáp các con sông ở Trung Quốc 2.3. Tổng quan nghiên cứu trong nước Hiện nay, việc ứng dụng WebGIS trong quản lý CLN đặc biệt là mô hình quản lý và chia sẻ thông tin CLN tại các LVHTS ở Việt Nam vẫn đang trong quá trình nghiên cứu. Cùng với vấn đề CLN đang diễn biến ngày một xấu hơn ở các LVS, mức độ cần thiết trong việc ứng dụng một công cụ tin học môi trường để tăng hiệu quả quản lý trong lĩnh vực này đã và đang được đặt ra ngày càng cấp bách. Lượng thông tin về CLN đã và đang được thu thập khá nhiều, tuy nhiên các thông tin này được cập nhật và lưu trữ trong các cơ quan chức năng khác nhau. Tình trạng không tập trung trong việc thu thập số liệu đã gây cản trở không nhỏ cho việc kết nối và chia sẻ TTMT LVS hiện nay gặp rất nhiều khó khăn. Điều này một phần do chưa có cơ chế phối hợp, chia sẻ thông tin rõ ràng và các địa phương trên LVS không muốn “công khai” tình trạng ô nhiễm môi trường tại địa phương mình; một phần do thiếu công cụ hỗ trợ cho quá trình chia sẻ dữ liệu. Để hỗ trợ cho hoạt động này, chính phủ đã ban hành Nghị định số 102/2008/NĐ-CP ngày 15/09/2008 quy định về việc thu thập, quản lý, khai thác và sử dụng dữ liệu về tài nguyên và môi trường, được xây dựng dựa trên “Quy chế thu thập, quản lý, khai thác, sử dụng dữ liệu, thông tin về TNN” (văn bản 162/2003/NĐ-CP ngày 19/12/2003) và Nghị định về thu thập, quản lý, khai thác và sử dụng dữ liệu tài nguyên, môi trường biển (văn bản 101/2007/NĐ-CP ngày 13/6/2007). Đây được xem là bước phát triển trong hệ thống chính sách, văn bản đã có sự hoàn thiện hơn trong việc tạo cơ sở pháp lý cho việc phát triển các mô hình quản lý dữ liệu về TN&MT cùng với việc xác định rõ vai trò, trách nhiệm của các cơ quan có liên quan trong quản lý, khai thác dữ liệu. Dựa trên cơ sở pháp lý ở trên và cơ sở thực tiễn, nhiều nghiên cứu ứng dụng CNTT đã được đưa ra, trong đó sáng kiến thành lập website (nằm trong miền trang web của Bộ TN&MT) chia sẻ thông tin quan trắc môi trường các LVS lớn, bao gồm LVHTS Đồng Nai, đã được đề xuất và thực hiện từ năm 2006, nhưng đến nay trang web này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm. 2.4. Hiện trạng ứng dụng công nghệ thông tin tại lưu vực sông Đồng Nai 2.4.1. Hiện trạng ứng dụng CNTT trong quản lý và chia sẻ thông tin CLN tại lưu vực sông Đồng Nai Hiện nay, lượng thông tin về CLN đã và đang được thu thập khá nhiều, tuy nhiên các thông tin này được cập nhật và lưu trữ trong nhiều cơ quan chức năng khác nhau: Bộ TN&MT thu thập số liệu về CLN nói chung và các số liệu về nước thải sinh hoạt, công nghiệp; Bộ Xây dựng thu thập các số liệu về nước nguồn phục vụ cấp nước tại các nhà máy nước; Bộ Y tế thu thập số liệu về CLN uống; các Sở, cơ quan chuyên môn tại các tỉnh thu thập số liệu về chất lượng các nguồn nước và nước thải ở địa phương,... Tình trạng không tập trung trong việc thu thập số liệu đã gây cản trở không nhỏ cho việc kết nối và chia sẻ thông tin CLN LVS hiện nay gặp rất nhiều khó khăn. Điều này một phần là do chưa có cơ chế phối hợp, chia sẻ thông tin rõ ràng; do các địa phương trên LVS không muốn “công khai” tình trạng ô nhiễm môi trường tại địa phương mình và một phần do thiếu công cụ hỗ trợ cho quá trình chia sẻ dữ liệu. Trong những năm gần đây, mặc dù những lợi ích của việc xây dựng kế hoạch QLMT nói chung và quản lý CLN LVS là rất lớn và được xây dựng trên nền tảng kỹ thuật tốt, nhưng việc thực hiện lại gặp rất nhiều khó khăn. Các nguyên nhân có thể kể đến như sau: - Việc lập kế hoạch quản lý CLN thường được tiến hành riêng lẻ với mục tiêu cũng như lộ trình thực hiện khác nhau. Điều này khó nhận được sự đồng tình và chấp nhận của các đối tượng khác nhau vì mục tiêu của họ cũng rất khác nhau. - Ranh giới LVS thường không trùng với ranh giới hành chính, do vậy khó khăn cho việc thiết lập quyền lợi và nghĩa vụ của các địa phương liên quan. - Các mô hình cơ sở để quản lý CLN có nguồn CSDL hạn chế, do vậy độ chính xác và tin cậy không cao. - Về thực chất, vấn đề quản lý CLN LVS là công việc rất phức tạp, nhất là khi tính đến những tác động về môi trường. - Việc ứng dụng CNTT trong việc lưu trữ, phân tích, đánh giá và ra quyết định dù mang lại hiệu quả cao trong công tác quản lý CLN nhưng vẫn chưa được các địa phương áp dụng cũng như chưa có lộ trình hướng dẫn cụ thể từ phía các CQQL nhà nước. Các công cụ thông tin thường đóng vai trò rất quan trọng đối với việc ra quyết định về các vấn đề bảo vệ CLN nói chung và môi trường LVS nói riêng. Thông tin càng nghèo nàn, càng ít cập nhật thì hiệu quả của việc ra quyết định càng kém hiệu quả và không kịp thời. Như vậy, có thể thấy việc ứng dụng CNTT vào hoạt động quản lý CLN tại LVHTS Đồng Nai vẫn chưa đạt được hiệu quả theo đúng tiềm năng đang có. Nhiều nghiên cứu ứng dụng CNTT đã được đưa ra, trong đó sáng kiến thành lập website (nằm trong miền trang web của Bộ TN&MT (Hình 23)) chia sẻ thông tin quan trắc môi trường lưu vực sông Đồng Nai, đã được đề xuất và thực hiện từ năm 2006, nhưng đến nay trang web này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm. Điều này gây ra sự lãng phí về thời gian, kinh phí trong việc xử lý, quản lý, khai thác số liệu. Ngoài ra, còn gây cản trở cho việc tiến tới một hệ thống quản lý thống nhất về LVS giữa các tỉnh thành trong lưu vực. . Hình 23 Website Hệ thống thông tin QLMT LVHTS Đồng Nai 2.4.2. Sự cần thiết xây dựng mô hình quản lý và chia sẻ thông tin CLN LVHTS Đồng Nai Trên thực tế, mọi kế hoạch QLMT LVS đều gắn liền với vấn đề môi trường nước mà cụ thể là CLN. Và như vậy, các cơ quan có vai trò khác nhau có mục đích khác nhau liên quan đến CLN. Do vậy, để có thể thỏa mãn được lợi ích của tất cả các bên liên quan là rất khó khăn. Hiện nay, trước thực trạng phức tạp và cấp thiết của việc suy giảm CLN sông trên LVHTS Đồng Nai, thì sự cần thiết phải xây dựng mô hình quản lý và chia sẻ thông tin CLN trong đó HTTT dữ liệu về CLN LVS là nhân tố rất quan trọng và cần thiết.[10][11] Việc quản lý CLN sẽ khó có thể thực hiện được hoặc thực hiện kém hiệu quả nếu không có một HTTT với các CSDL tốt (thông tin chính xác, được cập nhật liên tục...). Sự thiếu hụt thông tin hoặc thông tin có chất lượng không cao sẽ làm ảnh hưởng đến các tiến trình phân tích vấn đề và ra quyết định. Trong những năm gần đây, mặc dù Việt Nam đã có một số các đề tài, dự án nghiên cứu môi trường môi trường nước LVS, song chúng chưa thực sự phục vụ đắc lực cho yêu cầu lâu dài của công tác quản lý do chưa có HTTT CLN LVHTS hoặc nếu có hệ thống thì lại chưa có cơ chế theo dõi, cập nhật và phổ biến, chia sẻ các thông tin, kết quả nghiên cứu này. Đây là nguyên nhân hạn chế khả năng quản lý CLN của lưu vực. Như vậy, có thể thấy đã đến lúc chúng ta phải xây dựng một HTTT với CSDL về CLN LVHTS có tính chia sẻ cao, coi đây là khâu quan trọng trong các nỗ lực bảo vệ và quản lý CLN lưu vực sông. Nhận thức sâu sắc vai trò và tầm quan trọng của HTTT trong công tác BVMT nói chung và bảo vệ CLN LVS nói riêng, một số địa phương trên các LVS lớn ở nước ta đã tiến hành xây dựng CSDL môi trường tại địa phương mình; song CSDL và mô hình quản lý CSDL giữa các địa phương với nhau trong cùng một LVS đến nay vẫn chưa có tính đồng bộ, thống nhất. Điều quan trọng hơn là phần lớn các CSDL hiện có mới chỉ được xây dựng theo ranh giới tỉnh/TP, mà chưa được xây dựng và cập nhật theo ranh giới LVS hay ít ra là theo ranh giới tiểu lưu vực. LVHTS Đồng Nai hiện đã bước đầu có được CSDL tài nguyên và môi trường bao phủ toàn bộ LVS ([11]). Tuy nhiên do điều kiện hạn chế về thời gian, kinh phí và dữ liệu nguồn (dữ liệu hiện có còn rời rạc, phân tán ở nhiều cơ quan lưu trữ, không có sự đồng bộ, không liên tục...), đặc biệt chưa có bài toán tổng thể và chuẩn thống nhất cho HTTT cũng như cơ chế cập nhật TTMT nên hệ thống CSDL này mới chỉ được phát triển một phần, nhiều loại thông tin chưa được thu thập và cập nhật đầy đủ. Vì vậy, để tích hợp chia sẻ dữ liệu giữa các địa phương trong lưu vực và giữa các lưu vực với nhau phục vụ cho công tác quản lý và bảo vệ CLN là việc làm khó khăn, phức tạp. Do vậy, việc xây dựng một mô hình HTTT về CLN LVS theo chuẩn thống nhất sẽ giúp giải quyết những vấn đề trên. Hệ thống này nếu được xây dựng và phát triển tốt sẽ không chỉ phục vụ đắc lực cho công tác quản lý CLN mà còn hỗ trợ cho các hoạt động tác nghiệp khác của cơ quan QLNN về BVMT LVS. Hiện nay, có rất nhiều lựa chọn về mặt công nghệ để xây dựng HTTT CLN. Trong đó, hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một trong những công nghệ đang được sử dụng khá phổ biến bởi nhiều đặc tính ưu việt như tính tương thích cao, giao diện thân thiện, sử dụng và hiển thị các dữ liệu không gian một cách trực quan, có thể tích hợp thêm nhiều ứng dụng, ... Một ứng dụng mở rộng của GIS là WebGIS kết hợp với mô hình hoá được nghiên cứu trong luận văn này nhằm đề xuất thêm một công cụ ứng dụng mới, có khả năng quản lý và chia sẻ thông tin, CSDL góp phần phục vụ công tác quản lý CLN trên toàn LVS. 2.5. Tổng quan về mô hình MCCRB 2.5.1. Cơ sở mô hình MCCRB MCCRB [14] (model of collective cooperation and reallocation of benefits) bao gồm hai phần: Trước tiên, nhà quản lý của các lưu vực sông tính toán tìm cách phân bổ việc cắt giảm ô nhiễm tối ưu cho toàn lưu vực đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nước với chi phí môi trường tối thiểu. Thứ hai, nhà quản lý tìm ra một cơ chế hợp lý để phân bổ lợi ích mà có thể khuyến khích từng vùng hợp tác trong việc giảm thiểu ô nhiễm. Phần đầu tiên là cơ sở cho mô hình quản lý MCCRB; phần hai khuyến khích thực hiện hiệu việc phần chia sẽ để giảm thiểu ô nhiễm tối ưu bởi mỗi vùng. MCCRB tìm kiếm một giải pháp tối ưu cho toàn bộ lưu vực hơn là một khu vực cụ thể. Lợi ích của mô hình MCCRB: nó làm giảm tổng chi phí môi trường và tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên. 2.5.2. Giả thuyết về việc quản lý lưu vực sông Giả thuyết 1: Nhà quản lý của mỗi khu vực có trách nhiệm là người đưa ra các quyết định để đạt mục tiêu là giảm thiểu các chi phí môi trường đối với thẩm quyền đó. Giả thuyết 2: Mỗi lãnh đạo địa phương có khả năng chỉ đạo việc phân phối các chất gây ô nhiễm, bao gồm tải lượng hiện có trong khu vực họ quản lí và số lượng vận chuyển đến vùng hạ lưu. Giả thuyết 3: Các chất ô nhiễm từ các khu vực thượng nguồn chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước của khu vực tiếp giáp, chứ không phải là của khu vực xa hơn về phía hạ lưu. 2.6. Tổng quan mô hình Mike 11 2.6.1. Giới thiệu về mike 11 Ngày nay, MIKE được biết tới như một phần mềm thương mại nổi tiếng trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nước. MIKE có rất nhiều module nhưng MIKE11 đang được sử dụng nhiều hơn cả ở Việt Nam. MIKE11 – là một phần mềm đóng gói thuộc bản quyền của hãng DHI Water & Environment (DHI là cụm từ viết tắt của 3 chữ Danish Hydraulic Institute). MIKE11 được xây dựng cho máy tính cá nhân và từ 1996 chương trình được viết để chạy trên hệ thống Window 95/98/2000/NT. Việc công bố sự ra đời của MIKE 11 phiên bản 4 năm 1997 đã mở ra một bước nhảy trong việc ứng dụng rộng rãi công cụ lập mô hình thủy động lực học cho sông và kênh dẫn. Dựa trên khái niệm của MIKE Zero bao gồm: giao diện người dùng, đồ họa tích hợp trong Windows. Tuy nhiên phần tính toán trọng tâm được biết đến và đã được kiểm chứng trong các phiên bản của thế hệ trước (phiên bản cổ điển) vẫn còn được duy trì. MIKE 11 là công cụ lập mô hình động lực, một chiều và thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp. Với tính năng hữu dụng, linh hoạt và tốc độ, MIKE 11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng quy hoạch. MIKE 11 bao gồm các module chính: Mô hình thủy động lực học (Hydrodynamics – module HD) Mô hình tải – phân tán (Advection – Dispersion – module AD) Mô hình chất lượng nước (Water Quality – module WQ) Module mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống lập mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các module bao gồm: dự báo lũ, tải khuếch tán, chất lượng nước và các module vận chuyển bùn lắng. Module MIKE 11 HD giải các phương trình tích phân Saint - Venant theo phương đứng để đảm bảo tính liên tục và động lượng. Hình 24 Cấu trúc của Mike 11 Cấu trúc của Mike 11: được thể hiện trên Hình 24. Các CSDL cần thiết để chạy mô hình gồm: chuỗi số liệu theo thời gian (lưu lượng, mực nước sông tại các điểm đo, lưu lượng, tải lượng các nguồn thải), module xử lý đồ họa, module xử lý dữ liệu không gian địa lý. Các module này được kết nối với các module dòng chảy, tính toán thủy lực, lan truyền chất và chất lượng nước. 2.6.2. Khả năng ứng dụng MIKE 11 là mô hình khá toàn diện, có khả năng áp dụng trên nhiều đối tượng bằng cách xây dựng nhiều module. Nó áp dụng được cả sông, hồ, kênh mương và áp dụng trên lưu vực. Hiện nay với sự tài trợ của chính phủ Đan Mạch dự án DANIDA đã có chương trình hỗ trợ nâng cao năng lực cho các Viện ngành nước tại Việt Nam. Trong quá trình đào tạo của dự án các thành viên tham dự được tiếp cận và sử dụng các mô hình thuộc họ MIKE của Viện nghiên cứu thủy lực Đan Mạch (DHI) một cách hợp pháp. Dưới sự giúp đỡ của các chuyên gia mô hình Mike 11 đã được ứng dụng ở một số khu vực điển hình của Việt Nam như lưu vực sông Hồng, sông Thu Bồn, sông Sài Gòn - Đồng Nai và vùng Đồng Bằng sông Cửu Long và bước đầu đã mang lại kết quả tương đối tốt. 2.6.3. Mô đun thủy động lực học (Hydrodynamics – module HD) Mô đun thủy lực được xây dựng trên cơ sở hệ phương trình Saint Venant một chiều cho trường hợp dòng không ổn định, gồm hai phương trình sau: Phương trình liên tục: Phương trình động lượng: Trong đó: Q: lưu lượng (m3/s) A: Diện tích mặt cắt (m2) q: lưu lượng nhập lưu trên một đơn vị chiều dài dọc sông (m2/s) C: hệ số Chezy [2] : Hệ số sữa chữa động lượng R: Bán kính thủy lực (m) Là một hệ hai phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến bậc nhất, hệ phương trình có dạng này nói chung không giải được bằng phương pháp giải tích. Do đó, người ta đã giải hệ phương trình này bằng phương pháp số với lược đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn (Abbott-Inoescu). 2.6.4. Mô đun truyền tải khuếch tán Để giải quyết vấn đề chất lượng nước có liên quan đến những phản ứng sinh hóa, mô hình MIKE 11 sử dụng đồng thời hai mô đun là mô đun tải – khuếch tán (AD) và mô đun sinh thái (Ecolab) trong tính toán. Mô đun truyền tải khuếch tán được dùng để mô phỏng vận chuyển một chiều của chất huyền phù hoặc hòa tan (phân hủy) trong các long dẫn hở dựa trên phương trình để tích lũy với giả thuyết các chất này được hòa tan trộn lẫn. Quá trình này được biểu diễn qua phương trình sau: Trong đó, hệ số phân huỷ sinh học K chỉ được dùng khi các hiện tượng hay quá trình xem xét có liên quan đến các phản ứng sinh hoá. Phương trình thể hiện hai cơ chế truyền tải, đó là truyền tải đối lưu do tác dụng của dòng chảy và truyền tải khuếch tán do Gradien nồng độ gây ra. Phương trình này cũng được giải theo phương pháp số với sơ đồ sai phân ẩn trung tâm. 2.6.5. Ưu nhược điểm mô hình Mike 11 Ưu điểm - Là phần mềm thương mại nên phần giao diện rất mạnh, hữu hiệu. - Các tiện ích đầy đủ, dễ cho người sử dụng. - Thuận tiện cho việc giải quyết các bài toán vừa và nhỏ Nhược điểm - Khi phải tính các bài toán lớn thì Mike 11 đòi hỏi nhiều thời gian tính trên máy, không thuận tiện cho giai đoạn chạy và hiệu chỉnh vì phải chạy rất nhiều lần mới hiệu chỉnh được một tham số nên tốn nhiều thời gian. - Vì là phần mềm thương mại nên giá thành rất đắt. - Nhiều nghiên cứu trong nước đã sử dụng mô hình mike 11 để làm công cụ tính toán thủy lực và chất lượng nước. Nhưng sau khi hoàn thành dự án thì không chuyển giao công nghệ được vì các cơ quan hưởng lợi từ dự án không có bản quyền sử dụng mike 11 và dự án cũng không có đủ kinh phí để mua phần mềm. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trong chương này, dựa trên số liệu về nguồn thải của khu công nghiệp và khu dân cư, sử dụng mô hình MCCRB để phân bố tải lượng xả thải giữa các vùng và mô hình Mike 11 để đánh giá phạm vi ảnh hưởng và lan truyền ô nhiễm trên lưu vực sông Đồng Nai. 3.1. Mô tả kịch bản Kịch bản 1: Sử dụng số liệu từ đề tài KHCN07-17, ứng dụng mô hình MCCRB để tính toán phân chia ô nhiễm phù hợp cho lưu vực sông và mô hình MIKE11 để xác định vùng ảnh hưởng, phạm vi ô nhiễm. KDC KCN Lưu lượng (m3/ngày) Tải lượng (kg/ngày) Lưu lượng (m3/ngày) Tải lượng (kg/ngày) Vùng 2 69672 17440 30534 8275 Vùng 3 65328 16020 32787 8886 (Nguồn: Đề tài KHCN07-17) Kịch bản 2: Giả định lưu lượng của các nguồn thải trong vùng tăng 10 lần. Trong kịch bản này dùng mô hình MCCRB để phân chia ô nhiễm hợp lý giữa các vùng và dùng mô hình MIKE 11 đánh giá phạm vi và mức độ ô nhiễm. KDC KCN Lưu lượng (m3/ngày) Tải lượng (kg/ngày) Lưu lượng (m3/ngày) Tải lượng (kg/ngày) Vùng 2 696720 174400 305340 82750 Vùng 3 653280 160200 327870 88860 Vị trí các nguồn thải thống kê được trên sông Đồng Nai được thể hiện ở Hình 31. Hình 31 Các nguồn thải trên lưu vực sông Đồng Nai 3.2. Tính toán theo mô hình MCCRB và mô phỏng bằng phần mềm Mike 11 Ta chia đoạn sông thành ba vùng (i = 1,2,3) tạo thành một lưu vực sông, với các khu vực 1 thượng nguồn, khu vực 2 trung lưu, và khu vực 3 hạ lưu, như Hình 32 - Khu vực 1: từ hồ Trị An đến xã Thạnh Hội - Khu vực 2: từ xã Thạnh Hội đến cầu Đồng Nai - Khu vực 3: từ cầu Đồng Nai đến ngã ba đèn đỏ Một số biến cơ bản phải được xác định để phân tích trong mô hình toán này: - Pij là lượng chất gây ô nhiễm phải giảm trong vùng i do tiếp nhận chất thải từ vùng j (tính theo đơn vị tấn COD/năm) ví dụ P32 là lượng chất ô nhiễm phải giảm trong vùng 3 do tiếp nhận nước thải từ vùng 2 trong một năm. - là tải lượng một chất ô nhiễm cụ thể được tạo ra bởi khu vực i trong thời gian một năm, trong bài toán này xem xét COD, với (tính theo đơn vị tấn COD/năm).P0i - là mức chịu đựng tối đa của môi trường của khu vực i (đại lượng này sẽ lấy từ qui định của nhà nước dựa trên kết quả tính toán của các nhà khoa học) (tính theo đơn vị tấn COD/năm). - là lượng chất ô nhiễm trong khu vực i cần phải giảm, (tính theo đơn vị tấn COD/năm). Để giảm tải lượng Qi, vùng i cần áp dụng chính sách buộc các doanh nghiệp phải xử lý bằng giải pháp công trình. Tuy nhiên trong thực tế thì vẫn còn một lượng nước thải không thể xử lý hết cần phải chuyển xuống vùng dưới. Do vậy bên cạnh đại lượng Qi ta đưa vào xem xét đại lượng Pi - Pi là lượng chất gây ô nhiễm có thể giảm trong vùng i trên thực tế (tính theo đơn vị: tấn COD/năm), - là lượng chất ô nhiễm được vận chuyển từ khu vực i sang khu vực j (tính theo đơn vị tấn COD/năm). Tij= Qi – Pi (tấn COD/năm) Chất lượng nước trong từng khu vực phải đáp ứng theo các tiêu chuẩn chất lượng quốc gia theo mô hình MCCRB, có nghĩa là số lượng chất ô nhiễm trong mỗi khu vực i bằng hạn mức tối đa của môi trường tại khu vực đó. Vì vậy, mối quan hệ sau tồn tại giữa Pi và Tij cho khu vực 2 và 3: P0i - Pi – Tij = Pimax - Vùng 2: Mối quan hệ giữa Pi và Tij cho khu vực 2: P02 – P2 – T23 = P2max → T23 = P02 – P2 – P2max - Vùng 3: Mối quan hệ giữa Pi và Tij cho khu vực 3: P03 – P32 + T23 – T3 = P3max →T3 = P03 – P3max Ngã ba đèn đỏ Hồ Trị An Khu vực 1 Vùng nước sạch Khu vực 2 Bình Dương Đồng Nai Tp.HCM Đồng Nai P02 - P2 T23 P32 T23 Khu vực 3 Hình 32 Mô tả mô hình ô nhiễm nước ở lưu vực sông Đồng Nai Mức tải lượng ô nhiễm tối đa của mỗi vùng được tính bằng cách nhân nồng độ COD theo QCVN 08:2008 với lưu lượng nước trung bình của mỗi vùng (Số liệu do Viện khoa học thủy lợi miền Nam cung cấp). - Vùng 2: do khu vực này là nơi cung cấp nước cho nhà máy nước cấp, theo quy chuẩn ta chọn giá trị cột A2 COD = 15 mg/l. - Vùng 3: áp dụng giá trị cột B1 COD = 30 mg/l, phục vụ cho mục đích tưới tiêu thủy lợi, giao thông đường thủy. Kịch bản 1 Khu vực Pimax (tấn/năm) P0i (tấn/năm) So sánh Vùng 2 95238.72 9385.975 P0i< Pimax Vùng 3 188585 9090.69 P0i< Pimax Trong kịch bản này, theo tính toán của mô hình MCCRB, lượng ô nhiễm được thải ra ở mỗi vùng vẫn nằm trong khả năng chịu đựng của vùng đó. Để thấy rõ hơn, ta dùng mô hình MIKE 11 để mô phỏng chất lương nước của lưu vực sông khi có các nguồn thải từ KDC và KCN đổ vào. Theo kết quả mô phỏng, vùng chịu ảnh hưởng bởi ô nhiễm nhiều nhất tập trung ở vùng 3, đoạn từ dưới cầu Đồng Nai kéo dài 20 km về phía ngã ba đèn đỏ. Vùng ô nhiễm cao thứ nhì ở đoạn từ cầu Đồng Nai đến cầu Hóa An. Khu vực từ xã Thạnh Hội đến hồ Trị An không bị ô nhiễm. Trong kịch bản này, nồng độ ô nhiễm cao nhất là 9.72 mg/l, đạt QCVN 08:2008, do đó vẫn đảm bảo cho việc lấy nước cấp phục vụ sinh hoạt. Đoạn sông từ hồ Trị An đến cầu Rạch Tre hoàn toàn không ô nhiễm. Hình 33 Nồng độ COD max kịch bản 1 Kịch bản 2 Khu vực Pimax (tấn/năm) P0i (tấn/năm) Q (tấn/năm) Pi (tấn/năm) Ti (tấn/năm) So sánh Vùng 2 90128,72 93859,75 3731,03 46929,5 0 P0i>Pimax Vùng 3 188585 90906,9 Trong khả năng chịu đựng P0i<Pimax Theo như tính toán, lượng chất ô nhiễm thải ra lớn hơn lượng ô nhiễm cho phép ở vùng 2, tuy nhiên không nhiều và hoàn toàn nằm trong khả năng xử lý của vùng. Giả thuyết rằng khả năng xử lý chất ô nhiễm của vùng này là 50% lượng ô nhiễm thải ra, khi đó lượng ô nhiễm phải xử lý chỉ khoảng 10% khả năng của vùng 2 là 3731 tấn COD/năm, và vì thế không cần phải chuyển ô nhiễm xuống vùng 3. Trường hợp ô nhiễm thải ra lớn hơn khả năng xử lý của vùng 2 thì vùng 2 có thể chuyển lượng ô nhiễm vượt khả năng xử lý sang cho vùng 3 do lượng chất ô nhiễm được thải ra ở vùng 3 nhỏ hơn nhiều so với khả năng chịu đựng của vùng 3, hoặc vùng 2 có thể chuyển ô nhiễm sang cho vùng 3 nhiều hơn để giảm lượng ô nhiễm phải xử lý, với cách như vậy ta sẽ tiết kiệm được chi phí môi trường trong việc xử lý ô nhiễm cho vùng 2. Khoản chi phí đó có thể được dùng để đầu tư vào nhà máy cấp nước để phục vụ có hiệu quả hơn. Hiện tại, do nguồn nước mặt ở vùng 3 chủ yếu phục vụ cho giao thông đường thủy và nuôi trồng thủy sản, nên trong kịch bản này, khả năng chịu tải của vùng 3 cao hơn rất nhiều so với vùng 2, và do đó vùng 3 có khả năng tiếp nhận nước thải nhiều hơn. Tuy nhiên cần chú ý rằng sông Đồng Nai chịu ảnh hưởng của thủy triều, do đó nếu liên tục xả thải vào vùng 3, thì có khả năng ô nhiễm sẽ đi ngược lên vùng 2 và gây ảnh hưởng đến việc cung cấp nước sinh hoạt cho lưu vực sông này. Vì thế, mặc dù khả năng chịu tải của vùng 3 khá cao nhưng ta phải luôn kiểm soát việc thải ô nhiễm vào khu vực này để bảo đảm khả năng chịu tải của vùng và bảo đảm nước thải không lan truyền lên khu vực cấp nước. Để thấy được sự di chuyển của ô nhiễm, ta tiến hành mô phỏng bằng mô hình MIKE 11. Vùng ô nhiễm cao tập trung từ cầu Đồng Nai kéo dài 20 km về phía ngã ba đèn đỏ, ô nhiễm có nồng độ 28.34 mg/l. Cá biệt có một đoạn nhỏ nồng độ vượt trên 30 mg/l. Nồng độ sau đó giảm dần đến ngã ba đèn đỏ. Đoạn từ cầu Đồng Nai đến cầu Hóa An ô nhiễm vượt QCVN cột A2. Như vậy ảnh hưởng đến việc cung cấp nước phục vụ sinh hoạt. Khu vực từ xã Thạnh Hội đến hồ Trị An không bị ô nhiễm, nước đạt QCVN cột A2. Hình 34 Nồng độ COD max kịch bản 2 Trong kịch bản này, tải lượng ô nhiễm thải ra của vùng 3 chỉ bằng khoảng 50% khả năng chịu đưng của vùng, tuy nhiên ô nhiễm đã gần với QCVN cột B1, và có đoạn rất nhỏ đã vượt QCVN, khu vực lấy nước cấp đã bị ô nhiễm do ô nhiễm bị thủy triều đẩy lên. Để lấy nước cấp phục vụ sinh hoạt cần di chuyển trạm bơm lên khoảng 10 km mới bảo đảm việc lấy nước sạch. 3.3. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý chất lượng nước tại LVHTS Đồng Nai Để đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin tạo ra các công cụ hữu hiệu hỗ trợ công tác quản lý môi trường, đề tài đề xuất các giải pháp cụ thể như sau: 3.3.1. Giải pháp pháp lý - Rà soát và ban hành đồng bộ các văn bản hướng dẫn luật trong lĩnh vực quản lý môi trường, cụ thể là bảo vệ môi trường lưu vực sông, trong đó cụ thể hóa các văn bản hướng dẫn thu thập, quản lý và khai thác dữ liệu, thông tin môi trường (như: nhanh chóng ban hành các văn bản hướng dẫn thực hiện nghị định 102/2008/NĐ-CP ngày 15/09/2008 của Thủ tướng Chính phủ về việc thu thập, quản lý, khai thác và sử dụng dữ liệu về tài nguyên và môi trường); - Chi tiết hóa các văn bản để phù hợp với tính chất đặc trưng của lưu vực - Tiêu chuẩn hóa các biểu mẫu thu thập dữ liệu, kết quả phân tích,... - Xây dựng, ban hành chính sách xã hội hoá, khuyến kích các thành phần kinh tế tham gia quản lý và bảo vệ môi trường tại LVHTS Đồng Nai. 3.3.2. Xây dựng mạng lưới quan trắc và thu thập thông tin Các quyết định về môi trường phải được dựa trên những thông tin đáng tin cậy và được cập nhật thường xuyên, nhất là về hiện trạng chất lượng và xu hướng diễn biến môi trường. Vì vậy, việc hoàn thiện hệ thống quan trắc là một việc làm cấp thiết. - Chuẩn hoá các quy trình khảo sát, lấy mẫu, phân tích thí nghiệm theo chuẩn quốc gia; - Hoàn thiện và thống nhất hệ thống quan trắc môi trường nước tại lưu vực, qua đó, hoàn thiện hệ thống quan trắc cấp vùng và cấp quốc gia. - Đầu tư, lắp đặt các trang thiết bị quan trắc tự động hoặc liên tục tại các nguồn thải, các thiết bị phân tích có độ chính xác cao tại các phòng thí nghiệm; - Hoàn thiện cơ sở dữ liệu quan trắc môi trường và quản lý bằng GIS. Nâng cao ứng dụng các công nghệ hiện đại như web, cáp quang,... để truyền tải thông tin, hỗ trợ quá trình thu thập dữ liệu; - Tiếp tục nghiên cứu tích hợp các mô hình mô phỏng chất lượng nước vào hệ thống thông tin môi trường. - Xây dựng kế hoạch duy trì công tác cập nhật dữ liệu vào các hệ thống thông tin môi trường. 3.3.3. Giải pháp quản lý Cần xây dựng hệ thống quản lý chất lượng nước theo phạm vi lưu vực sông thay vì theo ranh giới hành chính như hiện nay. Vì vậy, cần gắn kết giữa các ban ngành, đoàn thể, các địa phương trên lưu vực trong mục tiêu cải thiện, bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nguồn nước tại lưu vực sông. - Thống nhất trong công tác qui hoạch môi trường, là cơ sở để xây dựng các qui hoạch về phát triển hạ tầng, kinh tế - xã hội. - Xây dựng kế hoạch thực hiện và duy trì điều tra, thống kê danh sách các nguồn thải ra môi trường trên địa bàn từng tỉnh, thành phố trên toàn lưu vực sông. 3.3.4. Đa dạng hóa các nguồn tài chính cho bảo vệ môi trường nước - Tổ chức triển khai, thực hiện nghiêm túc, đầy đủ các quy định của Nhà nước về thu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Bắt buộc bồi thường thiệt hại đối với những hành vi gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe người dân. - Bảo đảm hàng năm tổng nguồn vốn đầu tư cho bảo vệ môi trường, thực hiện kế hoạch, các chương trình, đề án, dự án, đề tài nghiên cứu khoa học, công nghệ về bảo vệ môi trường ở cấp địa phương và cấp vùng. 3.3.5. Nâng cao nhận thức cộng đồng Môi trường là một vấn đề xã hội, do đó, để giải quyết được nó phải biết kết hợp hài hoà các giải pháp nhà nước và các giải pháp mang tính xã hội như: tuyên truyền, vận động, thuyết phục thông qua các phong trào quần chúng. Hệ thống thông tin môi trường ứng dụng công nghệ Web là một trong những công cụ hữu hiệu cho việc nâng cao nhận thức cộng đồng trong giai đoạn hiện nay. Ngược lại, sự tham gia của cộng đồng sẽ là động lực để thúc đẩy sự hoàn thiện và phổ dụng của các hệ thống thông tin môi trường. Một số hoạt động nâng cao nhận thức môi trường có gắn kết với hệ thống thông tin môi trường gồm: - Tạo cổng giao tiếp thân thiện giữa cộng đồng và cơ quan quản lý nhà nước, tạo điều kiện cho các bên tiếp cận thông tin lẫn nhau, đưa trách nhiệm bảo vệ môi trường trở thành trách nhiệm của các bên; - Tăng cường thông tin chất lượng môi trường trên các phương tiện thông tin đại chúng để nâng cao trách nhiệm môi trường của từng cá nhân; - Tăng cường việc đăng tải những hình ảnh, phóng sự về thông tin môi trường, những hành động gây ô nhiễm môi trường; - Kết hợp các chương trình tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức trong quá trình công khai hóa thông tin. Tuy nhiên cần phải phù hợp với từng nhóm đối tượng và mục đích cần đạt. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Sự phát triển vượt bậc của các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam đã khiến cho lưu vực sông Đồng Nai đứng trước những thách thức lớn trong công tác duy trì, cải thiện và bảo vệ môi trường nước. Trước thực trạng này, tác giả thực hiện đề tài “Bước đầu ứng dụng mô hình phân chia lợi ích trong khai thác lưu vực sông – áp dụng cho lưu vực sông Đồng Nai” để tạo ra cơ sở cho công tác quản lý chất lượng nước, đây là điều hết sức cần thiết hiện nay. Đề tài đã thực hiện một số nội dung như sau: - Xác định vai trò và các nội dung chính trong công tác quản lý và chia sẻ thông tin CLN tại LVHTS Đồng Nai. - Ứng dụng mô hình MCCRB vào sông Đồng Nai và sử dụng mô hình Mike 11 để đánh giá phạm vi lan truyền ô nhiễm. Qua kết quả tính toán từ mô hình MCCRB, trong kịch bản 1 với số liệu xả thải của năm 1999, kết quả tính toán cho thấy sông Đồng Nai chưa bị ô nhiễm tại vùng 2 và vùng 3. Kết quả tương tự khi mô phỏng bằng MIKE 11, nồng độ ô nhiễm cao nhất gần 10 mg/l. Trong kịch bản 2, khi tăng lưu lượng thải lên 10 lần, kết quả từ mô hình MCCRB cho thấy tải lượng thải ra tại vùng 2 vượt khả năng chịu đựng của vùng nhưng rất ít, còn vùng 3 lượng ô nhiễm thải ra chỉ khoảng 50% khả năng chịu đựng của vùng nên có thể gánh thêm ô nhiễm từ vùng 2 chuyển xuống. Tuy nhiên khi mô phỏng bằng MIKE 11 thì thấy rằng ô nhiễm đã gần với QCVN cột B1 và đã có ô nhiễm vượt quy chuẩn trong một phạm vi nhỏ ở vùng 3. Như vậy mặc dù khả năng chịu tải của vùng 3 chỉ mới đạt 50% nhưng ô nhiễm đã vượt quy chuẩn cột A2 đến 10 mg/l trong đoạn từ cầu Đồng Nai đến cầu Hóa An, do ô nhiễm bị thủy triều đẩy ngược trở lên từ vùng 3. Trong trường hợp này, vùng 3 buộc phải xử lý ô nhiễm của mình để bảo đảm chất lượng nước từ cầu Đồng Nai đến cầu Hóa An nằm trong giới hạn cho phép, bảo đảm cho việc cấp nước phục vụ sinh hoạt. - Qua kết quả từ kịch bản 1 và kịch bản 2, thấy rằng chất lượng nước của vùng 1 vẫn chưa bị ô nhiễm, tài nguyên nước mặt bảo đảm cho việc cung cấp nước phục vụ sinh hoạt. - Xác định được phạm vi lan truyền ô nhiễm trên sông Đồng Nai, kết quả này có giá trị tham khảo giúp ích cho công tác quản lý chất lượng nước trên lưu vực sông Đồng Nai. 2. Kiến nghị Do giới hạn về thời gian nghiên cứu, đồng thời có một số hạn chế trong việc thu thập những thông tin cơ sở dữ liệu cần thiết cho mô hình, tác giả chỉ sử dụng những số liệu được khảo sát từ đề tài KHCN07-17. Kết quả bước đầu đã nhận xét đúng được hiện trạng chất lượng nước tại sông Đồng Nai. Để có thể sử dụng hiệu quả mô hình MCCRB, khóa luận kiến nghị một số vấn đề cần thực hiện trong các nghiên cứu tiếp theo như sau: - Đánh giá được khả năng tự làm sạch của mỗi dòng sông hay đoạn sông sẽ giúp cho các nhà quản lý có đủ cơ sở để qui định mức khống chế tải lượng các chất ô nhiễm được phép thải vào từng khu vực. - Xác định được khả năng xử lý ô nhiễm ở mỗi vùng, từ đó có thể phân chia tỉ lệ cắt giảm ô nhiễm thích hợp, nhằm đạt được chi phí môi trường tối ưu. - Cân bằng việc khai thác lưu vực sông trên địa bàn mỗi tỉnh làm giảm ô nhiễm của từng khu vực và phân bổ lợi ích một cách tốt nhất để có thể phát triển bền vững hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt, Tiếng Anh Bộ Tài nguyên và Môi trường (2002), Báo cáo tổng hợp Dự án LVHTS Đồng Nai. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2006), Báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông: Cầu, Nhuệ - Đáy và Đồng Nai - Sài Gòn. Bùi Tá Long và các cộng sự (2005), Xây dựng công cụ tích hợp hỗ trợ đánh giá CLN mặt dựa trên số liệu quan trắc – Báo cáo tổng kết đề tài cấp cơ sở năm 2005, 24 trang. Bùi Tá Long, Mô hình hóa môi trường, Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh-2008. Cục Bảo vệ môi trường, Báo cáo tổng hợp nhiệm vụ “Điều tra, thống kê và lập danh sách các nguồn thải lưu vực hệ thống sông Đồng Nai”, 2005. Huỳnh Thị Minh Hằng, Nguyễn Thanh Hùng và Nguyễn Văn Dũng (2006), Quản lý thống nhất và tổng hợp các nguồn thải gây ô nhiễm trên lưu vực hệ thống sông Đồng Nai, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 9, Viện Môi trường và Tài nguyên TP. HCM. Nguyễn Huy Khôi (2004) “Ứng dụng MIKE 11 đánh giá CLN LVS Đồng Nai”, Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam. Lâm Minh Triết và cộng tác viên (2004), Nghiên cứu xây dựng quy định về khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước sông Đồng Nai, Viện Môi trường và Tài nguyên TP. HCM. Lâm Minh Triết và cộng tác viên, 2000. Báo cáo tổng hợp Đề tài cấp Nhà nước KHCN.07.17 “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học phục vụ cho việc quản lý thống nhất và tổng hợp nguồn nước Lưu vực sông Đồng Nai”, Tháng 03/2000. Lê Đào An Xuân, 2009. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả chất lượng nước dựa trên ứng dụng công nghệ WebGIS . Áp dụng thử nghiệm trên hệ thống sông Đồng Nai. Luận văn thạc sĩ quản lý môi trường. Viện Môi trường và Tài nguyên. Hoàng Thị Mỹ Hương, 2010. Nghiên cứu xây dựng mô hình quản lý và chia sẻ thông tin chất lượng nước. Áp dụng thử nghiệm trên lưu vực hệ thống sông Đồng Nai. Luận văn thạc sĩ quản lý môi trường. Viện Môi trường và Tài nguyên. Trần Hoàng Thái và ctv (2006) Ứng dụng mô hình Mike 11 tính toán thủy lực, CLN cho LVHTS Đồng Nai, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và môi trường. Trung tâm công nghệ môi trường (ENTEC), 2000. Đề tài KHCN07-17 “Xây dựng một số cơ sở khoa học phục vụ cho việc quản lý thống nhất và tổng hợp chất lượng môi trường lưu vực sông Đồng Nai. Laijun Zhao, 2009. Model of collective cooperation and reallocation of benefits related to conflicts over water pollution across regional boundaries in a Chinese river basin. Environmental Modelling & Software 24 (2009) 603–610. Website PHỤ LỤC Phụ lục A: Dữ liệu tính tải lượng Bảng 1 Các khu công nghiệp thuộc lưu vực sông Đồng Nai KCN Tỉnh Lưu lượng nước thải (m3/ngđ) Tải lượng COD(kg/ngđ) Biên Hòa 1 Đồng Nai 7400 2394 Biên Hòa 2 Đồng Nai 3800 155,8 Amata Đồng Nai 2900 258,1 Hố Nai Đồng Nai 3500 2996 Sông Mây Đồng Nai 2700 213,3 Loteco Đồng Nai 4500 368,5 Bầu Xéo Đồng Nai 2800 235,2 Nam Tân Uyên Bình Dương 3000 213 Linh Trung Tp.HCM 4800 553,653 Cát Lái II Tp.HCM 8560 243 An Phước Đồng Nai 1500 165 Tam Phước Đồng Nai 2400 126 Ông Kèo Đồng Nai 1200 1,44 Định Quán Đồng Nai 4000 0,35 Thạnh Phú Đ ồng Nai 10250 811,76 Bảng 2 Các khu dân cư thuộc lưu vực sông Đồng Nai Địa phương Tỉnh Lưu lượng nước thải (m3/ngđ) Tải lượng COD (kg/ngđ) TP.Biên Hòa Đồng Nai 50817 12349 Thống Nhất Đồng Nai 13675 3692 Long Khánh Đồng Nai 10166 2745 Tân Uyên Bình Dương 5180 1399 Q.2 Tp.HCM 11075 2631 Q.9 Tp.HCM 16128 3832 Q. Thủ Đức Tp.HCM 22745 5404