Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Một số kết quả bước đầu ứng dụng mô hình phú dưỡng mô phỏng kịch bản kỹ thuật ở hồ Cự Chính - Hà Nội đánh giá sai số kết quả mô phỏng các thông số trong quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, đối với những thông số đạt yêu cầu với tiêu chuẩn đánh giá được lựa chọn để mô hình phú dưỡng phát triển sử dụng giá trị bộ tham số đã hiệu chỉnh để mô phỏng một số kịch bản có thể xảy ra trong thực tế.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 MỘT SỐ KẾT QUẢ BƯỚC ĐẦU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH PHÚ DƯỠNG MƠ PHỎNG KỊCH BẢN KỸ THUẬT Ở HỒ CỰ CHÍNH - HÀ NỘI Tạ Đăng Thuần1, Bùi Quốc Lập2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, email :dangthuan410@gmail.com Trường Đại học Thủy lợi 2.2 Các kịch mô GIỚI THIỆU CHUNG Ở hồ bị phú dưỡng nhiều biện pháp kỹ thuật sử dụng để giảm thiểu mức độ phú dưỡng Tuy việc thực đánh giá hiệu áp dụng chúng thực tế gặp nhiều khó khăn có độ xác khơng cao Một mơ hình mơ q trình phú dưỡng phát triển thành công cho vùng nước nơng áp dụng hồ Cự Chính - Hà Nội (Thuan Dang Ta et al., 2019) Thông qua kết đánh giá sai số kết mô thơng số q trình hiệu chỉnh kiểm định mơ hình, thơng số đạt yêu cầu với tiêu chuẩn đánh giá lựa chọn để mơ hình phú dưỡng phát triển sử dụng giá trị tham số hiệu chỉnh để mô số kịch xảy thực tế PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đia điểm nghiên cứu Hồ Cự Chính nằm khu vực nội đơ, phía Tây Nam trung tâm thành phố Hà Nội, diện tích mặt nước khoảng 4000m2, độ sâu trung bình khoảng 1.6m Gần khơng có nguồn thải đổ trực tiếp vào hồ nước thải sinh hoạt khu vực dân cư nước mưa chảy tràn phần lớn thu gom vào hệ thống đường ống nước thải thành phố, nguồn bổ sung từ nước ngầm hạn chế xung quanh hồ có kè gạch bờ rào thép chắn Chỉ có lượng nước mưa rơi bề mặt hồ lượng nước chảy tràn khuôn viên hồ Các biện pháp kỹ thuật thường sử dụng để giảm thiểu mức độ phú dưỡng hồ nông đô thị bao gồm: (1) Làm giàu oxy nước hồ; (2) Nạo vét trầm tích đáy hồ (3) Sử dụng hóa chất chế phẩm sinh học để diệt tảo Các q trình thể thơng qua kịch mơ mơ hình: - Làm giàu oxy nước hồ Trong mơ hình mô phỏng, việc bổ sung nồng độ DO vào cột nước thực cách điều chỉnh hệ số khuếch tán oxy từ khí (Ka) - Nạo vét trầm tích đáy hồ Việc nạo vét trầm tích hồ hữu ích nguồn dinh dưỡng giải phóng từ trầm tích chiếm phần đáng kể tổng số chất dinh dưỡng cung cấp cho tăng trưởng tảo (Zikun Xing et al., 2014) Trong phạm vi mơ hình mơ trao đổi cột nước trầm tích đáy khuếch tán chất dinh dưỡng đóng vai trị quan trọng đánh giá tác động giải pháp nạo vét hoàn toàn đáy hồ thử nghiệm cách thiết lập nồng độ chất dinh dưỡng ban đầu trầm tích hay khơng có trao đổi dinh dưỡng cột nước trầm tích - Sử dụng hóa chất chế phẩm sinh học để diệt tảo Các phương pháp xử lý hóa học với việc bổ sung chất để diệt ngăn chặn phát triển tảo sunfat đồng, coi giải pháp kinh tế hiệu để kiểm soát vi khuẩn lam (Qian, H et al., 2010) Việc sử dụng chế 469 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Các kịch mơ mơ hình lựa chọn thực khoảng thời gian từ ngày 4.5.2017 đến 30.9.2017 đánh giá thông qua thay đổi giá trị trung bình tổng nồng độ sinh khối nhóm tảo, nồng độ DO DIP hồ - Kết tính tốn mơ hình theo kịch biện pháp kỹ thuật + Kết tính tốn mơ hình theo kịch sục khí làm giàu oxy cột nước Trong mơ hình, việc bổ sung DO vào nước việc điều chỉnh tăng gấp hai lần giá trị hệ số khuếch tán oxy từ khí ban đầu (Ka) với giá trị Ka= 2×0,47= 0,94 (mg/m2×ngày) + Kết tính tốn mơ hình theo kịch nạo vét trầm tích đáy hồ Trong mơ hình, kịch mơ việc nạo vét trầm tích đáy hồ thử nghiệm việc thay đổi giá trị tham số liên quan đến chúng hệ số trao đổi DIP cột nước bề mặt trầm tích 0oC(14), hệ số trao đổi NH4-N cột nước bề mặt trầm tích 0oC (15) tỷ lệ suy giảm DO bề mặt trầm tích 0oC (19) Trong trường hợp giả thiết lượng trầm tích thu dọn hết tham số nêu thiết lập giá trị + Kết tính tốn mơ hình theo kịch sử dụng hóa chất để diệt tảo Trong mơ hình phú dưỡng hồ, tác động việc sử dụng hóa chất để diệt tảo thể mơ hình cách tăng lần giá trị tham số tỷ lệ chết khơng ăn mồi nhóm tảo Như giá trị tham số tỷ lệ chết không ăn mồi nhóm tảo lục, vi khuẩn lam tảo silic có giá trị gấp đơi giá trị hiệu chỉnh ban đầu biểu thị Thuan Dang Ta et al., 2019 Kết so sánh giá trị nồng độ SKT, DO DIP hồ trạng thái ban đầu với kịch mơ thể Hình 1, 2, Bảng Kết kịch làm giàu oxy hồ biểu thị hình 1, cho thấy hoạt động sục khí giúp cho DO tăng đáng kể khơng có tác động đến nồng độ SKT DIP Độ biến thiên nồng độ SKT -0,1% DIP +0,01% Mức tăng nồng độ DO hồ lên đến +24,9% Đây mức tăng lớn cho thấy hiệu phương pháp với việc cải thiện nồng độ DO nước hồ Thực tế nhiều hồ Hà Nội áp dụng biện pháp cách hữu hiệu giúp cải thiện chất lượng nước hồ Điều nên tiếp tục thực tương lai gần phương pháp khác thử nghiệm đánh giá cụ thể thực tế 25 Nồng độ chlorophyll‐a (µg/l) phẩm diệt tảo thực mơ hình mơ cách tăng giá trị tham số tỷ lệ chết khơng ăn mồi nhóm tảo Thơng số quan tâm đánh giá mô kịch biến đổi nồng độ sinh khối tảo (SKT), oxy hòa tan (DO) phốt phát (DIP) hồ Giá trị nồng độ SKT lựa chọn để xem xét tác động kịch phát triển tảo yếu tố môi trường nhiệt độ nước cường độ xạ mặt trời khơng đổi Ngồi giá trị DO thể chất lượng nước hồ đồng thời ảnh hưởng đến tồn phát triển động vật nước hồ Thêm vào nồng độ DIP thường chất dinh dưỡng hạn chế sinh trưởng phát triển tảo lựa chọn để đánh giá Kịch sục khí Kịch nạo vét trầm tích Kịch diệt tảo Giá trị ban đầu 20 15 10 Thời gian (ngày) Hình Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mô nồng độ SKT Kết mô kịch nạo vét trầm tích cho thấy việc giả sử giảm tối đa lượng chất dinh dưỡng giải phóng từ bề mặt trầm tích vào cột nước giúp làm giảm nồng độ DIP (chất dinh dưỡng cho phát triển tảo) lên tới 61,07% gián tiếp góp phần giảm SKT 11,35% Trong nồng độ DO 470 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 cột nước tăng lớn 27,8% tiêu tốn lượng lớn cho trình oxy hóa chất dinh dưỡng bề mặt trầm tích Tuy giải pháp nạo vét trầm tích tốn giải triệt để vấn đề suy giảm chất lượng nước hồ hoàn tồn cịn nguồn bổ sung chất dinh dưỡng liên tục từ dòng chảy tràn vào hồ KẾT LUẬN Kịch sục khí Nồng độ oxy hịa tan (mg/l) Thời gian (ngày) Hình Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mô DO hồ Kịch sục khí Nồng độ DIP (mg/l) 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 Thời gian (ngày) Hình Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mô nồng độ DIP hồ Bảng Tác động, ưu nhược điểm kịch mô đến nồng độ SKT, DO DIP trung bình hồ Cự Chính Kịch Độ biến thiên (%) Sinh DO DIP khối tảo Làm giàu oxy - 0,1 Nạo vét trầm tích -11,35 Hóa chất diệt tảo - 16,45 Ưu điểm Tác động không đáng kể cho nồng độ SKT DIP hồ Tốn kém, khó áp dụng thường xuyên so với số kỹ thuật khác Mùi, mùi vị Giúp giảm chất độc tương đối lớn nồng độ tồn SKT nước; Cải thiện đáng kể + 24,9 + 0,01 nồng độ DO nước hồ Giảm tương đối lớn nồng độ DIP, SKT + 27,8 - 61,07 đồng thời cải thiện DO hồ - 3,24 +3,8 Nhược điểm Kết mô kịch sử dụng hóa chất diệt tảo cho thấy SKT giảm 16,38% với DO giảm 2,23% nồng độ DIP tăng 3,8% Mặc dù có tác động tốt đến việc kiểm sốt sinh khối tảo, phương pháp sử dụng hóa chất có hạn chế việc gây mùi độc tính nước làm ảnh hưởng khơng tốt đến hệ sinh thái hồ - Kết kịch mô cho thấy với việc sử dụng biện pháp nạo vét trầm tích hóa chất diệt tảo có tác động lớn giúp giảm thiểu nồng độ SKT Trong nồng độ DO biện pháp nạo vét trầm tích có giúp cải thiện lớn đến biện pháp sục khí Đối với nồng độ DIP biện pháp nạo vét trầm tích giúp làm giảm đáng kể nồng độ chúng góp phần hạn chế sinh trưởng phát triển tảo - Trong thực tế hồ Hà Nội biện pháp áp dụng rộng rãi biện pháp sục khí sử dụng hóa chất diệt tảo Các biện pháp số hạn chế thu kết tích cực, góp phần giảm thiểu mức độ phú dưỡng Cịn biện pháp nạo vét trầm tích sử dụng tốn khó thực thực tế Vì trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn biện pháp khác cho phù hợp với mục tiêu đề TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thuan Dang Ta, Lap Quoc Bui, Thanh Dang Binh Nguyen, Tri Quang Doan, Jaya Kandasamy (2019) "Application of a Genetic Algorithm for the Calibration of Eutrophication model in an Urban Lake" International Journal of Earth Sciences and Engineering, 12, 1-15 [2] Zikun Xing, Lloyd H.C Chua, Jörg Imberger (2014) "Evaluation of Management Scenarios for Controlling Eutrophication in a Shallow Tropical Urban Lake," International Journal of Environmental Pollution and Remediation, 2, 66-72.s 471 ... trưởng phát triển tảo - Trong thực tế hồ Hà Nội biện pháp áp dụng rộng rãi biện pháp sục khí sử dụng hóa chất diệt tảo Các biện pháp số hạn chế thu kết tích cực, góp phần giảm thiểu mức độ phú dưỡng. .. dọn hết tham số nêu thiết lập giá trị + Kết tính tốn mơ hình theo kịch sử dụng hóa chất để diệt tảo Trong mơ hình phú dưỡng hồ, tác động việc sử dụng hóa chất để diệt tảo thể mơ hình cách tăng... thị Thuan Dang Ta et al., 2019 Kết so sánh giá trị nồng độ SKT, DO DIP hồ trạng thái ban đầu với kịch mô thể Hình 1, 2, Bảng Kết kịch làm giàu oxy hồ biểu thị hình 1, cho thấy hoạt động sục khí