Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu phát triển mô hình toán mô phỏng quá trình phú dưỡng ở các vùng nước tĩnh nông, ứng dụng cho hồ cự chính hà nội

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Tạ Đăng Thuần i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, NCS xin gửi lời cảm ơn tới Trường Đại học Thủy Lợi tạo điều kiện thuận lợi cho NCS thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Với lòng biết ơn sâu sắc, NCS xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Bùi Quốc Lập, người dành thời gian, tâm sức tận tình hướng dẫn NCS suốt trình thực luận án NCS xin cảm ơn Thầy Cô Khoa Môi trường đặc biệt Thầy Cô môn Quản lý mơi trường, Phịng Đào tạo Đại học Sau Đại học - Trường Đại học Thủy Lợi, Viện Cơng nghệ mơi trường, Viện Hóa học hợp chất hữu thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam nhiều chuyên gia giúp đỡ NCS q trình thực hồn thiện luận án NCS xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu - Trường Đại học Sư Phạm kỹ thuật Hưng n, Lãnh đạo Khoa Cơng nghệ hóa học Môi trường, bạn bè đồng nghiệp ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi giúp NCS hồn thành luận án Một số thí nghiệm kinh phí hồn thiện luận án hỗ trợ từ nguồn học bổng phủ theo đề án 911 Cuối cùng, NCS xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, ủng hộ NCS suốt trình làm luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu .3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận 4.2 Phương pháp nghiên cứu .4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Những đóng góp luận án .4 Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan phú dưỡng 1.1.1 Khái niệm, chế hình thành phú dưỡng 1.1.2 Nguyên nhân gây phú dưỡng 1.1.3 Phương pháp đánh giá phú dưỡng hồ 1.2 Tình hình nghiên cứu, phát triển mơ hình phú dưỡng hồ 11 1.2.1 Tình hình nghiên cứu, phát triển mơ hình phú dưỡng hồ giới 11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu, phát triển mơ hình phú dưỡng hồ Việt Nam .20 1.2.3 Những vấn đề cần giải 23 1.3 Tổng quan phạm vi nghiên cứu .25 1.3.1 Tổng quan hồ Hà Nội .25 1.3.2 Hiện tượng phú dưỡng hồ Hà Nội 26 1.3.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu hồ Cự Chính 30 1.4 Kết luận chương 33 iii CHƯƠNG PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH TỐN MƠ PHỎNG Q TRÌNH PHÚ DƯỠNG TRONG HỒ TĨNH NÔNG 35 2.1 Các bước phát triển mơ hình tốn mơ phú dưỡng hồ 35 2.2 Cơ sở lý thuyết phát triển mô hình phú dưỡng 37 2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến phú dưỡng 37 2.2.2 Các giả thiết phát triển mơ hình phú dưỡng hồ .44 2.2.3 Các q trình mơ phát triển mơ hình phú dưỡng 44 2.2.4 Phương trình mơ q trình phú dưỡng hồ 45 2.2.5 Phương trình mơ phú dưỡng hồ cải tiến 53 2.3 Phương pháp giải phương trình .57 2.3.1 Phương pháp Runge-Kutta giải PTVPT 57 2.3.2 Phương pháp đánh giá mơ hình 59 2.3.3 Phần mềm Matlab .64 2.4 Lấy mẫu, đo đạc thực nghiệm 67 2.4.1 Đo đạc, tính tốn liệu biến ngoại sinh 67 2.4.2 Đo đạc, phân tích chất lượng nước 69 2.5 Ứng dụng mơ hình phú dưỡng phát triển hồ Cự Chính-Hà Nội 73 2.5.1 Sơ đồ khối chương trình lập trình mơ hình 73 2.5.2 Thiết lập mơ hình 74 2.5.3 Số liệu hiệu chỉnh mơ hình .75 2.5.4 Số liệu kiểm định mô hình .79 2.5.5 Các kịch mơ mơ hình .82 2.6 Kết luận chương 84 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .85 3.1 Kết phân tích chất lượng nước đánh giá phú dưỡng 85 3.1.1 Giá trị thông số chất lượng nước mối liên hệ chúng 85 3.1.2 Đánh giá mức độ phú dưỡng 94 3.1.3 Quần xã thực vật .97 3.2 Kết phát triển mơ hình mơ q trình phú dưỡng 103 3.2.1 Giá trị, khoảng giá trị tham số mơ hình .103 3.2.2 Phân tích độ nhạy 109 3.2.3 Hiệu chỉnh mơ hình 112 3.2.4 Kết kiểm định mơ hình 132 3.2.5 Kết mô phát triển tảo sử dụng hàm giới hạn .138 3.2.6 Nhận xét mơ hình phát triển 144 iv 3.3 Kết tính tốn mơ hình theo kịch mô .145 3.4 Kết luận chương 149 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .151 Kết đạt luận án 151 Những đóng góp luận án 151 Những hạn chế định hướng nghiên cứu .152 Kiến nghị 152 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 154 PHỤ LỤC 166 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình cân phốt pho: (a) mơ tả q trình lắng tổn thất chiều tới trầm tích (b) bao gồm q trình trao đổi trầm tích với cột nước 13 Hình 1.2 Phân chia động học mơ hình dinh dưỡng, chuỗi thức ăn 16 Hình 1.3 Bản đồ khu vực nghiên cứu 31 Hình 2.1 Các bước phát triển mơ hình tốn mơ q trình phú dưỡng 35 Hình 2.2 Sơ đồ mơ hình mơ phú dưỡng hồ tĩnh nông 46 Hình 2.3 Sơ đồ thuật giải di truyền 61 Hình 2.4 Giao diện cơng cụ GA Matlab 66 Hình 2.5 Sơ đồ khối chương trình 73 Hình 2.6 Tổng quan liệu đầu vào, đầu mơ hình phú dưỡng hồ 74 Hình 2.7 Nhiệt độ nước trung bình ngày thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 76 Hình 2.8 Cường độ xạ mặt trời trung bình ngày thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 76 Hình 2.9 Lượng mưa ngày thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 77 Hình 2.10 Nồng độ chất dinh dưỡng nước mưa thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 78 Hình 2.11 Nhiệt độ nước trung bình ngày thời đoạn kiểm định mơ hình 80 Hình 2.12 Cường độ xạ mặt trời trung bình ngày kiểm định mơ hình 80 Hình 2.13 Lượng mưa ngày thời đoạn kiểm định mơ hình 81 Hình 2.14 Nồng độ chất dinh dưỡng nước mưa thời đoạn kiểm định mơ hình 81 Hình 3.1 Biểu đồ tiêu hóa lý hồ Cự Chính (a Nhiệt độ, b.pH, c.DO, d Độ dẫn điện (EC), e BOD5) 87 Hình 3.2 Sự biến đổi giá trị thơng số chất dinh dưỡng hồ Cự Chính a NH4-N, b.NO2-N, c NO3-N, d TN, e PO4-P, f TP, g DOC, h TOC, i.Chl.a 91 Hình 3.3 Giá trị TN/TP theo thời gian quan trắc (TN/TP6: Phốt chất dinh dưỡng giới hạn) 95 Hình 3.4 Biểu đồ tỷ lệ TN/TP theo mùa hồ Cự Chính .95 Hình 3.5 Trạng thái phú dưỡng hồ theo số dinh dưỡng Carlson TSI (70: siêu phú dưỡng 96 Hình 3.6 Tỷ lệ phần trăm nhóm thực vật hồ Cự Chính 98 Hình 3.7 Biến động mật độ tế bào thực vật hồ Cự Chính 99 vi Hình 3.8 Biến động mật độ tế bào vi khuẩn lam hồ Cự Chính 100 Hình 3.9 Biến động mật độ tế bào tảo lục hồ Cự Chính 100 Hình 3.10 Biểu đồ thể mối liên hệ nồng độ DIN+DIP, DO với mật độ tế bào 101 Hình 3.11 Biểu đồ thể mối liên hệ nhiệt độ nước mật độ tế bào thực vật 102 Hình 3.12 Biểu đồ thể mối liên hệ cường độ xạ mặt trời mật độ tế bào thực vật 102 Hình 3.13 Quá trình tối ưu tham số mơ hình phú dưỡng hồ 113 Hình 3.14 Kết biểu thị tối ưu giá trị 15 tham số GA 115 Hình 3.15 Phân bố tần suất xuất 15 tham số tối ưu GA 117 Hình 3.16 Các giá trị hàm mục tiêu nhỏ tối ưu GA 119 Hình 3.17 Kết biểu thị tối ưu giá trị 53 tham số trước điều chỉnh GA 120 Hình 3.18 Kết biểu thị tối ưu giá trị 53 tham số sau điều chỉnh GA 121 Hình 3.19 Kết so sánh giá trị mô thực đo biến trạng thái mơ hình (a,b,c nồng độ sinh khối tảo lục, vi khuẩn lam tảo silic; d.PO4-P, e.TP, f.NH4-N, g.NO2-N, h.NO3-N, i.TN, j.DOC, k.TOC, l.DO, m.Nồng độ sinh khối ĐVPD) 126 Hình 3.20 Kết so sánh giá trị mô thực đo biến trạng thái mơ hình (a,b,c nồng độ sinh khối tảo lục, vi khuẩn lam tảo silic; d.PO4-P, e.TP, f.NH4-N, g.NO2-N, h.NO3-N, i.TN, j.DOC, k.TOC, l.DO, m nồng độ sinh khối ĐVPD) 137 Hình 3.21 Hàm giới hạn chất dinh dưỡng phát triển nhóm thực vật (a.Tảo lục, b.Vi khuẩn lam, c.Tảo silic, d.Giá trị tổng hợp) 140 Hình 3.22 Sự thay đổi theo mùa biến thành phần, toàn phần DIP 141 Hình 3.23 Hàm giới hạn cường độ xạ mặt trời với phát triển thực vật 142 Hình 3.24 Hàm giới hạn nhiệt độ nước phát triển nhóm thực vật 142 Hình 3.25 Tích hàm giới hạn với phát triển nhóm thực vật 144 Hình 3.26 Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mô nồng độ sinh khối thực vật 146 Hình 3.27 Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mơ nồng độ oxy hịa tan hồ 147 Hình 3.28 Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mô nồng độ DIP hồ 147 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại mức độ dinh dưỡng hồ theo phương pháp Hakanson [21] Bảng 1.2 Tổng quan mơ hình phú dưỡng hồ [24] 11 Bảng 1.3 Một số hồ nội Hà Nội khơng có nguồn thải tập trung đổ trực tiếp [68] 28 Bảng 1.4 Nhiệt độ trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (oC) [76] 32 Bảng 1.5 Số nắng trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (giờ) [76] 32 Bảng 1.6 Độ ẩm tương đối trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (%) [76] 33 Bảng 1.7 Lượng mưa trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (mm) [76] 33 Bảng 2.1 Tỷ lệ TN/TP cho điều kiện hạn chế khác vùng nước [12] 40 Bảng 2.2 Các tham số mơ hình 55 Bảng 2.3 Tiêu chí đánh giá chất lượng cho số sai số [122] 63 Bảng 2.4 Giá trị ban đầu biến trạng thái hiệu chỉnh mơ hình 75 Bảng 2.5 Giá trị nồng độ chất dinh dưỡng có nước mưa chảy tràn 79 Bảng 2.6 Giá trị ban đầu biến trạng thái kiểm định mô hình 79 Bảng 3.1 Thống kê mơ tả thông số chất lượng nước hồ Cự Chính 92 Bảng 3.2 Hệ số tương quan Spearman(r) thông số chất lượng nước 92 Bảng 3.3 Phân loại dinh dưỡng hồ Cự Chính theo phương pháp Hakanson 97 Bảng 3.4 Nhóm thực vật chi điển hình 98 Bảng 3.5 Giá trị tham số số mơ hình phú dưỡng hồ 106 Bảng 3.6 Khoảng giá trị hiệu chỉnh tham số mơ hình 107 Bảng 3.7 Năm tham số nhạy ứng với biến trạng thái mơ hình 110 Bảng 3.8 Khoảng giá trị 15 tham số có mức độ ảnh hưởng lớn 114 Bảng 3.9 Giá trị thống kê mô tả 15 tham số mơ hình sau 38 lần chạy GA 116 Bảng 3.10 10 giá trị hàm mục tiêu nhỏ qua 38 lần chạy GA 119 Bảng 3.11 So sánh giá trị sai số RMSE, NSE, RSR PBIAS biến trạng thái phép tối ưu 53 tham số GA, với 15 tham số trước sau điều chỉnh 121 Bảng 3.12 Kết giá trị 53 tham số mơ hình tối ưu GA 130 Bảng 3.13 Giá trị sai số RMSE, NSE, RSR PBIAS kiểm định mơ hình 133 Bảng 3.14 Tác động, ưu nhược điểm kịch mô đến nồng độ sinh khối thực vật nổi, oxy hồn tan DIP trung bình hồ Cự Chính 148 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ BĐKH : Biến đổi khí hậu BOD : Biochemical Oxygen Demand (nhu cầu oxy hóa sinh học) BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường Chl.a : Chlorophyll-a (Diệp lục a) CZP : Nồng độ sinh khối động vật phù du DIN : Dissolved Inorganic Nitrogen (Nitơ vơ hịa tan) DIP : Dissolved Inorganic Phosphorous (Phốt vơ hịa tan) DOC : Dissolved Organic Carbon (Carbon hữu hòa tan) DOM : Dissolved Organic Matter (Vật chất hữu hòa tan) ĐVPD : Động vật phù du Fitness : Fitness function (Hàm mục tiêu) GA : Genetic Algorithm (Thuật giải di truyền) ODE : Ordinary differential equations (Phương trình vi phân thường) ON : Organic Nitrogen (Nitơ hữu cơ) OP : Organic Phosphorous (Phốt hữu cơ) PBIAS : Percent BIAS (Chỉ số phần trăm sai số) POC : Particulate Organic Carbon (Carbon hữu dạng hạt) POM : Particulate Organic Matter (Vật chất hữu dạng hạt) PTVPT : Phương trình vi phân thường QCVN : Quy chuẩn Việt Nam RMSE : Root Mean Square Error (Sai số quân phương) RSR : RMSE-observations standard deviation ratio (tỷ lệ sai số quân phương độ lệch chuẩn số liệu thực đo) TOC : Total Organic Carbon (tổng carbon hữu cơ) TSI : Trophic state index (Chỉ số trạng thái dinh dưỡng) VKL : Vi khuẩn lam WHO : World Health Organization (Tổ chức Y tế giới) ix MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ở vùng nước tĩnh (các ao hồ nơng nghiệp, hồ tự nhiên) có trao đổi nước với nguồn nước bên ngồi ảnh hưởng gió bề mặt, với q trình chất dinh dưỡng, chất nhiễm từ khu vực xung quanh bị rửa trơi dịng chảy tràn lưu vực ngày tích lũy vùng nước làm suy giảm chất lượng nước Một vấn đề chất lượng nước hay xảy vùng nước tĩnh tượng phú dưỡng gây nhiều tác hại phát triển mức rong, tảo thực vật thủy sinh, làm phát sinh vi khuẩn lam (VKL), tảo độc có hại cho người sinh vật Khi rong tảo, thực vật thủy sinh chết bị phân hủy làm giảm nồng độ oxy hòa tan (DO) sinh nitrite (NO2-N) nitrate (NO3-N),… gây độc cho nước, đe dọa trực tiếp đến sống loài động vật nước tôm, cá,… Sau chu kỳ sinh trưởng, phần xác rong, tảo lắng xuống đáy hồ làm cho chúng dần trở nên nơng dung tích trữ nước hồ giảm xuống Hơn nữa, tập trung mức chất hữu xác rong tảo đáy hồ điều kiện thiếu oxy hòa tan diễn q trình phân hủy yếm khí tạo khí gây mùi mạnh độc hại Hydro Sulfua (H2S) Mercaptane (CH3SH) Chúng gây độc cho cá, sinh vật thủy sinh phát tán mùi làm nhiễm mơi trường khơng khí, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người Ở vùng nước tĩnh hồ nơng với độ sâu trung bình nhỏ mét nơi thường xuyên xảy tượng phú dưỡng [1] Một hướng nghiên cứu phổ biến phát triển mạnh việc nghiên cứu xây dựng, phát triển mơ hình tốn mơ q trình phú dưỡng hồ (mơ hình phú dưỡng hồ) dựa mối tương quan yếu tố môi trường nhiệt độ nước, cường độ ánh sáng mặt trời, mưa…đến sinh trưởng, phát triển thực vật trao đổi chất dinh dưỡng Mơ hình tốn với nhiều ưu điểm cho kết tính tốn nhanh, giá thành rẻ, dễ dàng thay đổi để phù hợp với yêu cầu tốn Thêm vào chúng đưa kết dự báo để từ đề xuất biện pháp quản lý phù hợp cải thiện chất lượng nước nhằm đáp ứng chất lượng mục tiêu sử dụng bảo tồn bền vững chất lượng nước [2] Ngoài ra, chúng khắc phục khó khăn KHP_1= 0.093;Chla_C_1= 0.016; APC_1= 0.060;ANC_1= 0.141; KHN_2= 0.077; KHP_2= 0.586;WS_2= 0.148;Chla_C_2 = 0.012;APC_2 = 0.036; ANC_2= 0.103; KHN_3= 0.64; KHP_3= 0.237; alpha_5_3= 0.019; WS_3 = 0.29; Chla_C_3 = 0.036;APC_3 = 0.01; ANC_3= 0.077;alpha_4 = 0.237; K_ZP = 1.9; e = 0.625; g = 0.098; alpha_9 =0.084; alpha_10= 0.0003; phi = 0.115;W_POC= 0.960; APC_POC = 0.004; ANC_POC = 0.189; alpha_13= 0.0004; APC_DOC = 0.004; ANC_DOC = 0.011; alpha_14= 0.010;alpha_15 = 0.02; alpha_16= 0.342;alpha_17= 0.398; alpha_18= 0.136;alpha_19 = 390; K_a = 0.469; %% 15 thong so toi uu anh huong nhieu nhat alpha_1_1 = 2.03; Tk_1= 23.18; Ik_1= 205;alpha_3_1=0.067; alpha_5_1= 0.094; WS_1= 0.188; alpha_1_2= 1.61;Tk_2 = 23.01; Ik_2 = 90.5; alpha_3_2= 0.248;alpha_5_2=0.1; alpha_1_3 = 1.85; Tk_3 = 16.23;Ik_3 = 196.4;alpha_3_3 = 0.058;%% global T_m I_m X_m NH_m NO2_m NO3_m PO4_m; % Gia tri cua nhiet do, cuong anh sang va mua T_i = [30,54 28,81 27,78 29,38 29,83 29,35 29,74 29,92 26,71 28,26 29,33 29,07 30,25 26,74 23,24 22,35 26,98 27,15 30,04 30,88 28,25 27,17 28,61 29,21 30,01 30,20 29,84 30,92 33,76 36,90 37,61 37,78 37,04 30,80 27,15 30,16 30,29 30,56 31,41 30,92 29,95 28,66 31,53 32,39 28,61 28,16 28,62 29,65 31,12 32,23 31,52 31,99 30,31 30,57 31,06 29,68 29,26 29,56 31,22 31,35 30,55 30,74 29,66 30,93 30,12 28,51 30,42 29,93 28,13 27,79 28,79 29,84 29,02 29,15 26,86 27,25 27,14 27,40 27,62 29,49 30,45 30,70 28,87 30,38 31,89 32,05 32,55 34,04 34,98 29,57 30,62 28,35 28,40 28,16 29,96 31,85 33,79 34,11 31,76 33,20 32,27 31,84 31,97 26,74 27,35 26,36 27,10 28,85 30,53 31,66 32,65 30,65 27,36 28,55 29,03 29,80 31,08 27,95 27,36 30,30 30,78 32,14 30,30 30,23 30,57 30,56 29,43 28,16 28,64 28,97 28,29 29,44 30,83 29,74 28,55 25,68 29,03 31,35 31,90 30,89 30,61 28,70 29,54 30,87 28,15 29,41 29,81 31,07 30,12 29,09]; I_i = [201,8 128,5 89,6 182,1 199,0 142,2 201,9 258,6 128,4 208,5 229,9 212,0 269,0 75,5 76,9 79,5 246,5 80,2 202,4 152,7 78,1 118,4 255,5 287,9 286,2 220,3 138,1 197,1 271,9 283,8 286,9 277,1 265,9 157,9 79,2 240,0 218,9 143,9 192,1 132,2 78,2 82,7 168,7 91,5 96,6 81,5 99,7 172,7 164,8 198,1 99,7 187,3 161,1 181,2 207,2 89,2 144,4 81,9 99,8 80,0 80,4 139,0 146,4 198,5 165,7 191,3 132,5 104,8 103,6 92,0 156,2 169,5 101,7 141,2 82,9 78,5 76,1 95,9 102,6 217,8 300,9 94,5 85,2 213,8 250,3 235,5 299,8 264,9 277,9 180,5 131,7 78,3 96,0 80,9 207,7 268,0 282,4 193,7 114,9 221,1 117,0 77,2 86,1 76,5 79,0 80,9 93,8 173,5 200,6 270,3 269,3 80,4 80,9 79,1 229,2 220,3 246,3 79,6 115,2 219,9 152,1 234,9 126,3 166,0 147,2 112,7 103,1 82,8 76,0 118,0 91,6 139,0 262,4 170,4 80,3 88,1 263,6 174,7 252,7 186,9 223,0 127,9 138,3 179,6 80,5 192,5 162,6 211,2 132,8 91,6]; X_i = [0 0,3 0,1 0 8,7 39,8 3,1 3,1 1,5 16,1 1,3 0,9 0,1 22,5 3,9 0 0 0 0 0 27,5 35,4 214 3,3 0,1 0 2,2 30,9 0 5,3 0,1 48,1 10,7 0 0 29,7 0,3 0,1 4,3 14,5 0,4 0,1 0,8 4,6 10,5 0,8 0,3 57,4 2,4 7,6 27,4 24 13,7 0,1 6,1 152,5 12,9 56,7 18,1 29,7 7,5 15,1 0 0,8 0 18,5 2,2 12,7 89,9 0,2 10,3 0,5 0 0 0 32,6 8,1 29,2 10,9 0 0 6,2 14,3 4,7 0,2 0 8,6 28,1 0 1,2 15,4 0,5 0 2,6 4,7 1,7 4,2 34,4 10,7 103,9 0 9,6 6,6 34,1 0 25,4 4,1 5,8 0 0]; NH_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.436 0.436 0.436 0.436 0.436 0.436 0.436 0.483 0.483 0.483 0.483 0.483 0.483 0.483 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.175 0.175 0.175 0.175 0.175 0.175 0.175 0.118 0.118 0.118 0.118 0.118 0.118 0.118 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.269 0.269 0.269 0.269 0.269 0.269 0.269 0.059 0.059 0.059 0.059 0.059 0.059 0.059 0.257 0.257 0.257 0.257 0.257 0.257 0.257 0.378 0.378 0.378 0.378 0.378 0.378 0.378 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.079 0.079 0.079 0.079 0.079 0.079 0.079 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.311 0.311 0.311 0.311 0.311 0.311 0.311 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.154 0.154 0.154 0.154 0.154]; NO2_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.465 0.465 0.465 0.465 0.465 0.465 0.465 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.061 0.061 0.061 0.061 0.061 0.061 0.061 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.211 0.211 0.211 0.211 0.211 0.211 0.211 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108]; NO3_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.432 0.432 0.432 0.432 0.432 0.432 0.432 1.123 1.123 1.123 1.123 1.123 1.123 1.123 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 1.125 1.125 1.125 1.125 1.125 1.125 1.125 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.796 0.796 0.796 0.796 0.796 0.796 0.796 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.579 0.579 0.579 0.579 0.579 0.579 0.579 0.503 0.503 0.503 0.503 0.503 0.503 0.503 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.267 0.267 0.267 0.267 0.267 0.267 0.267 0.193 0.193 0.193 0.193 0.193 0.193 0.193 0.068 0.068 215 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.912 0.912 0.912 0.912 0.912 0.912 0.912 0.302 0.302 0.302 0.302 0.302 0.302 0.302 1.417 1.417 1.417 1.417 1.417 1.417 1.417 1.162 1.162 1.162 1.162 1.162]; PO4_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.208 0.208 0.208 0.208 0.208 0.208 0.208 0.124 0.124 0.124 0.124 0.124 0.124 0.124 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.114 0.114 0.114 0.114 0.114 0.114 0.114 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.093 0.093 0.093 0.093 0.093 0.093 0.093 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.091 0.091 0.091 0.091 0.091 0.091 0.091 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075]; %% Thong so cua ho h0 = 1,6; %Do sau trung binh cua ho(met): A = 4000; %Dien tich mat ho (m2) %% Gan xuoi cac tham so cua mo hinh %% Tham so cua tao luc tu p1(1)-p1(16) p1(1)= alpha_1_1; p1(2)= Tk_1; p1(3)= K1_1; p1(4)= K2_1; p1(5)= Ik_1; p1(6)= KHN_1 ; p1(7)= KHP_1; p1(8)= alpha_3_1; p1(9)= theta_3_1; p1(10)= alpha_5_1 ; p1(11)= theta_5_1 ; p1(12)= WS_1 ; p1(13)= Chla_C_1 ; p1(14)= APC_1 ;p1(15)= ANC_1; p1(16)= ADC_1; %% Tham so cua vi khuam lam tu p1(17)-p1(32) p1(17)= alpha_1_2; p1(18)= Tk_2; p1(19)= K1_2; p1(20)= K2_2; p1(21)= Ik_2; p1(22)= KHN_2 ; p1(23)= KHP_2; p1(24)= alpha_3_2; p1(25)= theta_3_2; p1(26)= alpha_5_2 ; p1(27)= theta_5_2 ; p1(28)= WS_2 ; p1(29)= Chla_C_2 ;p1(30)= APC_2 ;p1(31)= ANC_2; p1(32)= ADC_2; %% Tham so cua tao silic tu p1(33)-p1(48) p1(33)= alpha_1_3; p1(34)= Tk_3; p1(35)= K1_3; p1(36)= K2_3; p1(37)= Ik_3; p1(38)= KHN_3 ; p1(39)= KHP_3; p1(40)= alpha_3_3; p1(41)= theta_3_3; p1(42)= alpha_5_3 ; p1(43)= theta_5_3 ; p1(44)= WS_3 ; p1(45)= Chla_C_3 ; p1(46)= APC_3 ;p1(47)= ANC_3; p1(48)= ADC_3; %% Tham so cua Dong vat phu du p(49)- p(58),p(89) p1(49)= alpha_4 ;p1(50)= theta_4 ;p1(51)= K_ZP; p1(52)=B_th ;p1(89)= e ;p1(53)= g; p1(54)= alpha_9; p1(55)= theta_9 ;p1(56)= APC_ZP; p1(57)= ANC_ZP ;p1(58)= ADC_ZP ; %% Tham so cua Cac bon huu co dang hat (POC) p(59)- p(66) p1(59)= alpha_10;p1(60) = beta_1;p1(61)= KDO_1 ;p1(62)= phi; p1(63)= W_POC ;p1(64)= APC_POC ;p1(65)= ANC_POC; p1(66)= ADC_POC; %% Carbon huu co dang hoa tan (DOC):p(66)- p(71) 216 p1(67)= alpha_13 ; p1(68)= beta_2 ; p1(69)= KDO_2; p1(70)= APC_DOC ; p1(71)= ANC_DOC; p1(72)= ADC_DOC ; %% Phot phat dang vo co hoa tan DIP (P04-P):p(73)- p(74) p1(73)= alpha_14; p1(74)= beta_3; %% Amoni (NH4-N)p(75)- p(79) p1(75)= alpha_15; p1(76)= beta_4 ; p1(77)= alpha_16; p1(78)=theta_16; p1(79)= KDO_3; %% NO2-N p(80)- p(82) p1(80)= alpha_17; p1(81)= theta_17; p1(82)= KDO_4 ; %% NO3-N p(83)- p(85) p1(83)= alpha_18; p1(84)= theta_18; p1(85)= KDO_5 ; %% Nong oxy hoa tan (DO):p(86)- p(88) p1(86)= alpha_19; p1(87)= beta_5 ; p1(88)= K_a ; %% Thong so cua ho %p1(90)=h0; %% for i = 1: length(T_i) day(i)=i; T_m = T_i(i); I_m = I_i(i); X_m = X_i(i); % for k=length(p1) %p1=p1(k); %end tspan = [0 1]; %tspan = 0:0,1:15; options = odeset('RelTol',1e-4,'AbsTol',[1e-4 1e-4 1e-5 1e-6 1e-4 1e-5 1e-4 1e-4 1e-5 1e-4 1e-4 1e-5 1e-4]); % Cac gia tri ban dau cua mo hinh y0 =[ 0,9537 1,2646 0,0471 2,08E-04 12,5 0,095 0,786 5,4 2,62 7,6 0,0241 0,6164 0,0356 0,0297]; %[T,Y] = ode45(@(t,y)tenham(t,y),tspan,y0 [Time,Y]=ode45(@(t,y)he_pt_vi_phan(t,y,p1),tspan,y0); Time_i(i) = Time(end)-1+i; Time_i = Time_i'; for j=1:14 YY(i,j) = Y(end,j); %y0(j) = Y(end,j); end %% Tinh gia tri ham gioi han chat dinh duong f1(N) %f1_1_N la he so phu thuoc dinh duong cua tao luc: %f1_1_N = min((C_DIN/(KHN_1+C_DIN)),(C_DIP/(KHP_1+C_DIP))); % Tinh gia tri C_DIN, C_DIP C_DIN(i) = Y(end,12)+Y(end,13)+Y(end,14); C_DIP(i)= Y(end,11); ZZ_1_N(i) = C_DIN(i)/(KHN_1+C_DIN(i)); ZZ_1_P(i) = C_DIP(i)/(KHP_1+C_DIP(i)); if ZZ_1_N(i) < ZZ_1_P(i) f1_1_N(i) = ZZ_1_N(i); 217 else f1_1_N(i) = ZZ_1_P(i); end % -%f1_2_N la he so phu thuoc dinh duong cua vi khuan lam: %f1_2_N = min((C_DIN/(KHN_2+C_DIN)),(C_DIP/(KHP_2+C_DIP))); ZZ_2_N(i) = C_DIN(i)/(KHN_2+C_DIN(i)); ZZ_2_P(i) = C_DIP(i)/(KHP_2+C_DIP(i)); if ZZ_2_N(i) < ZZ_2_P(i) f1_2_N(i) = ZZ_2_N(i); else f1_2_N(i) = ZZ_2_P(i); end %f1_3_N la he so phu thuoc dinh duong cua tao silic: %f1_3_N = min((C_DIN/(KHN_2+C_DIN)),(C_DIP/(KHP_3+C_DIP))); ZZ_3_N(i) = C_DIN(i)/(KHN_3+C_DIN(i)); ZZ_3_P(i) = C_DIP(i)/(KHP_3+C_DIP(i)); if ZZ_3_N(i) < ZZ_3_P(i) f1_3_N(i) = ZZ_3_N(i); else f1_3_N(i) = ZZ_3_P(i); end %% Tinh gia tri cua ham gioi han f2(I) % Gia tri ham Kess Kess(i)=0,8250,043*(Chla_C_1*Y(end,1)+Chla_C_2*Y(end,2)+Chla_C_3*Y(end,3))+ 0,299*((Chla_C_1*Y(end,1))+Chla_C_2*Y(end,2)+Chla_C_3*Y(end,3) )^(2/3); %f2_1_I la he so phu thuoc anh sáng cua tao luc: f2_1_I_i(i)=(2,718/(Kess(i)*h0))*(exp((-I_i(i)/Ik_1)*exp(Kess(i)*h0))- exp(-I_i(i)/Ik_1)); %f2_2_I la he so phu thuoc anh sáng cua tao luc lam: f2_2_I_i(i)=(2,718/(Kess(i)*h0))*(exp((-I_i(i)/Ik_2)*exp(Kess(i)*h0))- exp(-I_i(i)/Ik_2)); %f2_3_I la he so phu thuoc anh sáng cua tao luc silic: f2_3_I_i(i)=(2,718/(Kess(i)*h0))*(exp((-I_i(i)/Ik_3)*exp(Kess(i)*h0))- exp(-I_i(i)/Ik_3)); %% Tinh gia tri cua ham gioi han nhiet f3(T) if T_i(i)