Giáo trình Mô hình hóa môi trường: Phần 2 - TSKH: Bùi Tá Long

Giáo trình Mô hình hóa môi trường: Phần 2 - TSKH: Bùi Tá Long

Chương MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN LIÊN QUAN TỚI MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƯNG NƯỚC Các phản ứng hóa chất chịu thay đổi khía cạnh quan trọng liên quan tới chất môi trường, điều quan trọng phải xem xét tốc độ lan truyền hóa chất môi trường nước Trong chương này, thảo luận ba trình lan truyền khối chất (mass transport) hệ thống sinh thái nước: lan truyền dòng chảy khối nước (sự chuyển tải - advection), lan truyền hòa trộn bên khối nước (sự phân tán - dispersion), lan truyền hạt trầm tích bên phạm vi cột nước nước - đáy 6.1 HIỆN TƯNG LAN TRUYỀN CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Độc chất, nồng độ thấp nước tự nhiên, tồn dạng pha hòa tan pha hấp thụ Các chất hòa tan lan truyền di chuyển dòng nước với khơng có trượt liên quan tới nước Chúng hoàn toàn gia nhập vào dòng di chuyển vận tốc nước Tương tự, hóa chất hấp thụ vào vật liệu keo chất rắn lơ lửng mịn nạp vào dịng nước, chúng trải qua q trình lan truyền bổ sung như: đóng cặn lắng cọ xát tái thể vẩn Những q trình làm chậm di chuyển chất hấp thụ so với di chuyển nguồn nước Do để xác định hành vi chất hữu độc hại, phải biết di chuyển nguồn nước vận chuyển trầm tích huyền phù Sự lan truyền hóa chất độc nước chủ yếu dựa vào hai tượng: chuyển tải phân tán Chuyển tải di chuyển chất hòa tan hay chất vật liệu hạt mịn vận tốc dòng theo hướng (dọc, ngang, thẳng đứng) Sự phân tán liên quan đến q trình chất hòa trộn với cột nước Sự phân tán diễn theo ba hướng trình http://www.ebook.edu.vn Chương – MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN LIÊN QUAN TỚI MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƯNG NƯỚC 167 chuyển tải Một biểu đồ chuyển tải, khuếch tán rối, phân tán dòng chảy thể Hình 6-1 Ba q trình góp phần hòa trộn gồm: Khuếch tán phân tử (Molecular diffusion) : Khuếch tán phân tử hòa trộn hóa chất hịa tan chuyển động ngẫu nhiên phân tử chất lưu Nó gây nên lượng động lượng chuyển động lắc (vibrational motion), tròn quay (rotational motion), tịnh tiến phân tử (translational motion) Về chất, khuếch tán phân tử tương tự tăng entropy nơi mà chất hòa tan di chuyển từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp theo luật khuếch tán Fick Đây tượng chậm, kéo dài 10 ngày cho mg L-1 (L – độ dài, m) chất hòa tan khuếch tán qua 10cm cột nước cho lần lan truyền chất hòa tan nước tự nhiên ngoại trừ liên quan tới lan truyền qua lớp mỏng mờ bề mặt tiếp xúc khí – nước vận chuyển qua nước chứa cặn Hình 6-1 Biểu đồ trình lan truyền Khuếch tán rối (turbulent diffusion): khuếch tán rối hay xáo động (turbulent or eddy diffusion) có nghĩa hịa trộn chất hịa http://www.ebook.edu.vn Giáo trình Mô hình hóa môi trường 168 tan hạt mịn rối phạm vi vi mơ Đây q trình tải mức độ vi mơ mạch động xốy dịng chảy rối Lực dịch chuyển khối nước đủ để tạo pha trộn Sự khuếch tán rối có bậc lớn khuếch tán phân tử yếu tố tạo nên phân tán Sự khuếch tán rối diễn tất ba hướng thường không đẳng hướng Phân tán (dispersion): tương tác khuếch tán rối với gradian vận tốc lực cắt khối nước xáo trộn có bậc lớn gọi phân tán Sự lan truyền độc chất dòng chảy sông diễn chủ yếu chuyển tải, nhiên lan truyền hồ vùng cửa sông diễn phân tán Các gradian vận tốc tạo lực cắt biên khối nước, ví dụ mặt cắt theo phương đứng vận tốc gió nơi phân cách nước – khơng khí , mặt cắt đứng ngang ứng suất cắt nơi tiếp xúc nước trầm tích phân cách nước – bờ ( Hình 6-1) Ngồi ra, gradian vận tốc phát triển khối nước hình thái học tính quanh co kênh nước đường uốn quanh co suối Các dòng thứ cấp phát triển dòng chảy kênh sơng ngun nhân cho mức độ hịa trộn lớn Hình 6-2 thể dịng xoắn ốc hình thành từ hình thái học kênh sơng Trên Hình 6-1 thể hiện: (1) chuyển tải, di chuyển chất hồ tan hay hạt mịn theo dịng chảy; (2) khuếch tán rối, lan tỏa chất hồ tan mạch động xốy (eddy fluctuations); (3) phân tán, lan tỏa chất hoà tan mạch động xoáy (eddy fluctuations) trường gradian vận tốc vĩ mô Sự phân tầng tỷ trọng nhiệt hồ cửa sông giúp tăng phân tán việc đảm bảo ổn định nước vào tầng có tỷ trọng tương đương Hình thái học tạo nên pha trộn phân tán sông điểm chết, bờ kênh, vực nơi mà diễn xáo trộn ngược Khi khuếch tán rối làm cho khối chất lỏng chứa chất hòa tan thay đổi vị trí khối chất lỏng vào khối nước với vận tốc mới,có thể nhanh hay chậm Điều làm cho khối chất lỏng độc chất hòa tan hòa trộn phía trước hay phía sau so với khối nước cạnh Trong cửa sơng, thủy triều tạo nên hòa trộn mức độ lớn Sự hòa trộn gọi phân tán Kết dịng thơng lượng độc chất hòa tan từ nơi http://www.ebook.edu.vn Chương – MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN LIÊN QUAN TỚI MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƯNG NƯỚC 169 có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp Quá trình tương tự với khuếch tán phân tử xuất tốc độ nhanh nhiều Hình 6-2 Sơ đồ biểu diễn gradian vận tốc khác ứng suất cắt nơi phân cách nước – khơng khí, đáy – nước, bờ - nước Trong chương trên, nguyên lý cân khối lượng khối thể tích kiểm tra áp dụng Sự lích lũy khối lượng phần thể tích kiểm tra ln khối lượng nguồn vào, trừ cho lượng khối lượng ra, cộng trừ phản ứng xuất phần thể tích kiểm sốt Trong chương này, xác định hai số hạng q trình lan truyền Lượng tích lũy = (lượng vào – lượng ra) ± phản ứng http://www.ebook.edu.vn (6.1) Giáo trình Mô hình hóa môi trường 170 6.2 CHUYỂN TẢI Sự lan truyền theo chế chuyển tải di chuyển khối lượng nạp vào dòng chảy từ điểm đến điểm khác Đối với hóa chất di chuyển dịng chảy hay sơng, lan truyền theo chế chuyển tải tích lưu lượng nồng độ trung bình (phương trình (6.1)) Hình 6-4 minh hoạ di chuyển khối từ điểm a đến điểm b chuyển tải J = u AC = QC (6.2) Trong J cường độ (tốc độ) xả thải đơn vị thời gian (dưới gọi tải lượng) có thứ nguyên khối lượng/thời gian (MT-1), u vận tốc dịng trung bình có đơn vị (m/s) LT-1, C nồng độ có đơn vị ML-3 (mg/m3) Q lưu lượng thể tích có đơn vị L3T-1 (m3/s) Trong tình trạng dịng chảy ổn định (δQ/δt = 0) trạng thái ổn định (δC/δt = 0), tải lượng thải số theo thời gian Khi lưu lượng dòng nồng độ biến số theo thời gian tải lượng (sự lan truyền theo chế tải khối lượng) hàm số theo thời gian Khối lượng bên thể tích kiểm sốt (Hình 6-4), lúc nào, viết nồng độ thời gian theo thể tích (V.C), V thể tích có đơn vị L3 C nồng độ-ML-3 Sự thay đổi khối lượng theo thời gian chuyển tải viết theo phương trình khác: ∆(VC) = (QaCa – QbCb)∆t (6.3) ∆Khối lượng = (tốc độ khối lượng dòng vào – tốc độ khối lượng dịng ra)∆t Trong Ca nồng độ vào khối thể tích kiểm tra Cb nồng độ rời khỏi khối thể tích kiểm tra Chia cho Δt phương trình (6.3) ta nhận được: Δ(VC ) = Qa Ca − Q b C b Δt Và phép chia cho V = AΔx chuyển qua giới hạn Δx → 0, nhận phương trình vi phân mô tả lan truyền theo chế tải khối lượng điều kiện thay đổi theo thời gian: ΔC − Δ(QC ) = Δt A.Δx http://www.ebook.edu.vn (6.4) Chương – MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN LIÊN QUAN TỚI MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƯNG NƯỚC ∂ (QC ) ∂C ∂C =− = −u A ∂x ∂t ∂x 171 (6.5) Trong đó, ∆x khoảng cách tăng lên khối thể tích kiểm tra x khoảng cách theo chiều dòng chảy Số hạng cuối phương trình (6.4) ứng với điều kiện dịng chảy u = Q/A vận tốc trung bình số Dấu (-) phương trình (6.4) (6.5) cần thiết để phản ánh nồng độ tăng lên thể tích kiểm tra khối lượng dòng vào lớn nhiều so với khối lượng dòng Hình 6-3 Dịng chảy kênh sơng gây nên phân tán theo phương ngang dọc theo lòng dẫn Hình 6-4 Chuyển động chuyển tải từ điểm a tới điểm b Phương trình (6.5) mơ tả tốn học chuyển tải tốc độ dòng và/hoặc nồng độ thay đổi Đây phương trình thay đổi theo thời gian http://www.ebook.edu.vn Giáo trình Mô hình hóa môi trường 172 (chú ý thời gian đạo hàm phía bên trái phương trình), tương phản với phương trình trạng thái dừng (6.2) Khi số điều kiện thay đổi theo thời gian, cần thiết phải ước lượng tổng khối lượng qua điểm khoảng thời gian cho trước Điều thực cách lấy tích phân tốc độ xả thải khối lượng theo thời gian t1 M = ∫ Q(t ).C (t ).dt (6.6) Trong M tổng khối lượng t biến thời gian khoảng cần quan tâm (0 → t1 ) Nếu điều kiện dòng ổn định chiếm ưu (Q số thời gian), phương trình (6.7) sau trường hợp đặc biệt: t1 M = Q ∫ C (t ).dt (6.7) Nếu thay đổi nồng độ theo thời gian mơ tả phương trình tốn học , lấy tích phân trực tiếp phương trình Trên Hình 6-4, chất ô nhiễm gia nhập vào chất lỏng với vận tốc trung bình u Gradian nồng độ cạnh tỷ lệ với khoảng cách Bài tập 6.1 (tính chuyển tải chất hịa tan) Tính thơng lượng khối lượng trung bình (kg/ngày) thuốc trừ sâu alachlor từ điểm sông tiêu nước cho lưu vực nông nghiệp rộng lớn Nồng độ trung bình thuốc trừ sâu 1.0 µg L-1, dịng chảy trung bình 50 m3/s (khơng lưu ý tới chảy tràn) Giải: J = Q.C J= 50m3 1μg 1000 L kg 86400 s = 4,3kg/ngày s L m3 109 μg d Việc sử dụng nồng độ trung bình năm tốc độ dịng trung bình hàng năm khơng cho phép tính tổng lượng xả thải hàng năm điểm tốc độ dịng nồng độ cịn chịu ảnh hưởng dịng chảy tràn http://www.ebook.edu.vn Chương – MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN LIÊN QUAN TỚI MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƯNG NƯỚC 173 6.3 KHUẾCH TÁN/ PHÂN TÁN Năm 1855, Fick cơng bố định luật ông khuếch tán dựa nghiên cứu liên quan tới di chuyển hóa chất môi trường chất lưu với điều kiện thụ động Fick nhận có tương tự với định luật truyền nhiệt Fourier Khuếch tán phân tử xảy dịch chuyển tịnh tiến, lúc lắc, quay tròn phân tử theo chất lưu, trường hợp nước Đây phản ứng tự phát cách mạnh mẽ, kết tăng entropy Fick xác định khối lượng chuyển khuếch tán tỷ lệ với diện tích mặt cắt ngang dụng cụ độ dốc gradian nồng độ: Jm ≈ A dC dx (6.8) Trong Jm tốc độ biến đổi dịng thơng lượng khuếch tán, (có thứ ngun khối lượng/thời gian, ký hiệu MT-1) A diện tích mặt cắt ngang, dC/dx gradian nồng độ (có thứ ngun khối lượng/thể tích.độ dài, ký hiệu ML-3L-1) Trong hình 6.5, tăng diện tích mặt cắt ngang gấp đôi cho kết thông lượng tăng lên gấp đôi gradian nồng độ tăng lên gấp đơi thơng lượng tăng tương tự Cần số tỷ lệ để thay đổi tính cân đối (phương trình (8)) vào phương trình sau: J m = − DA dC dx (6.9) Từ định luật Fick khuếch tán viết sở diện tích: Fm = − D dC dx (6.10) Trong đó, D hệ số khuếch tán phân tử (có thứ nguyên độ dài2 /thời gian, ký hiệu L2T-1), tốc độ biến thiên thơng lượng khối lượng có thứ ngun , ML-2T-1 Dấu trừ bên phải phương trình (6.9) (6.10) cần thiết để biến đổi gradient nồng độ (-) sang thông lượng (+) hướng x theo quy ước toán học Chú ý hệ số tỷ lệ D, hệ số khuếch tán phân tử, có đơn vị L2T-1, … Hệ số khuếch tán phân tử thuộc tính hóa chất dung môi (nước) Các hệ số khuếch tán phân tử cho nhiều loại hóa chất nước lập thành bảng Sổ tay Hóa học Vật lý , chúng ước lượng từ hóa chất thuộc http://www.ebook.edu.vn 174 Giáo trình Mô hình hóa môi trường tính nhiệt động lực Ở mức độ 10-5 cm2s-1, hệ số khuếch tán phân tử cho biết di chuyển chậm khối lượng Khuếch tán phân tử xuất tự nhiên chất hóa học vận chuyển qua lớp biên phân tầng, mỏng, ví dụ xuất mặt phân cách (khí – nước, trần tích – nước, phân tử – nước) nước đục cặn Hình 6-5 Thí nghiệm định luật Fick Trên Hình 6-5 thể thí nghiệm lan truyền khuếch tán từ a đến b Bắt đầu thí nghiệm, t = 0, tất chất hoà tan ống nghiệm bên tay trái Khi thí nghiệm bắt đầu, khối chất di chuyển tử khu vực nồng độ cao sang nồng độ thấp theo định luật Fick khuếch tán trạng thái cân thiết lập Bài tập 6.2 (Tính khuếch tán phân tử hố chất nước) Tính biến thiên thơng lượng khối (mg/ngày) cho hoá chất khuếch tán hai ống nghiệm hình 6.5 Cho hố chất khuếch tán qua khoảng cách 10 cm với gradient nồng độ -1 (mg L1 cm-1) Cho biết hệ số khuếch tán diện tích mặt cắt: D = 10-5 cm2s-1, A = 3.14 cm2 http://www.ebook.edu.vn Chương – MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN LIÊN QUAN TỚI MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƯNG NƯỚC 175 Giải: J = − D A dC dx 10-5 cm -1mg L 86, 400s J=3,14cm s Lcm 1000cm d J = 0,00271 mg/ngày Đây tốc độ chậm đáng kinh ngạc khoảng năm để vận chuyển mg hoá chất gradient nồng độ trì số theo thời gian (Thí nghiệm hình 6.5 thật đưa điều kiện trạng thái khơng xốy) Bài tập 6.3 (Khuếch tán phân tử qua màng mỏng) Hệ số khuếch tán phân tử caffeine (C9H8O) nước 0.63 x 10-5 (cm2s-1) Với 1.0 mgL-1 dung mơi, tính thơng lượng khối (mgs-1) qua màng ruột (diện tích: 0.1 m2) với màng lỏng dày xấp xỉ 60 μm Mất thời gian để mg cafe di chuyển qua 0.1 m2 ruột, với biến thiên thông lượng ? Giải: J = -DA dC dx ΔC = (0 -1, 0)mg.L-1 (giả thiết ruột khơng có cafe) Δx = 60μm J= 0, 63 × 10-5 cm -1, 0mg 104 cm L m 0,1m -6 s L 60 ×10 m 1m 1000cm 100cm J = 0, 00105 mgs -1 t= Khoi luong Toc thong luong t = 1mg s = 15,9min 0, 00105mg 60s http://www.ebook.edu.vn Phụ lục 433 Hình 2-5 Mơ hình hệ sinh thái nước 39 Hình 2-6 Mơ hình ngẫu nhiên xem xét đại lượng (1), (2), (3) mơ hình tiền định xem đại lượng (2) (3) 40 Hình 2-7 Minh họa mơ hình động mơ hình tĩnh 44 Hình 3-1 Các giai đoạn phát thải nhiễm khơng khí 48 Hình 3-2 Nồng độ cực đại khơng khí theo thời gian theo khoảng cách 49 Hình 3-3 Nồng độ cực đại khơng khí theo thời gian theo khoảng cách 50 Hình 3-4 Các đường đồng mức dạng vệt khói liên tục, đường đồng mức mức độ vào thời điểm khác 50 Hình 3-5 Các đường đồng mức trường hợp nguồn liên tục: 51 Hình 3-6 Sự thay đổi vệt khói có mật độ nhỏ khơng khí .52 Hình 3-7 Một số hiệu ứng từ phát thải nguồn cao .53 Hình 3-8 Biên vùng nguy hiểm phát tán chất nhiễm .55 Hình 3-9 Sự thay đổi nhiệt độ khối khí theo độ cao 56 Hình 3-10 Khí khơng ổn định siêu đoạn nhiệt 63 Hình 3-11 Khí ổn định “dưới đoạn nhiệt” 64 Hình 3-12 Luồng khói uốn lượn (looping) – khí khơng ổn định mạnh 65 Hình 3-13 Luồng khói hình (coning) - gần với điều kiện trung tính 66 Hình 3-14 Luồng khói hình quạt (fanning) – lớp nghịch nhiệt từ mặt đất đến độ cao ống 67 http://www.ebook.edu.vn 434 Giáo trình Mô hình hóa môi trường Hình 3-15 Luồng khói khuếch tán mạnh biên (lofting) – lớp nghịch nhiệt từ mặt đất đến độ cao ống khói 67 Hình 3-16 Luồng khói khuếch tán mạnh biên – “xơng khói” (fumigating) –lớp nghịch nhiệt bên ống khói 68 Hình 3-17 Luồng khói bị hạn chế biên lẫn biên “mắc bẫy” (trapping) – nghịch nhiệt bên bên ống khói 68 Hình 4-1 Chọn trục tọa độ mơ hình khuếch tán Gauss 71 Hình 4-2 Sơ đồ mơ hình khuếch tán Gauss 77 Hình 4-3 Biên vệt khói với thời gian trung bình khác 81 Hình 4-4 Sơ đồ vệt khói phát thải từ ống khói 85 Hình 4-5 Tính vận tốc gió độ cao hữu dụng 90 Hình 4-6 Tính độ cao hiệu chỉnh 91 Hình 4-7 Tính tốn lực thơng lượng động lượng 92 Hình 4-8 Tính tốn vệt nâng cột khói 93 Hình 4-9 Sơ đồ tính tốn độ cao hữu dụng he 95 Hình 4-10 Sơ đồ tính toán khoảng cách đạt vệt nâng cuối 96 Hình 4-11 Sơ đồ tính tốn hệ số phát tán đứng 99 Hình 4-12 Sơ đồ tổng quan tính tốn theo mơ hình ISC3 102 Hình 4-13 Mơ tả thơng số đầu vào mơ hình Gauss 103 Hình 5-1 Sơ đồ khuếch tán luồng khí thải dọc theo chiều gió 118 Hình 5-2 Sơ đồ cấu trúc (các module) phần mềm ENVIMAP 129 http://www.ebook.edu.vn Phụ lục Hình 5-3 435 Các bước q trình tự động hóa tính tốn phát tán nhiễm khơng khí ENVIMAP 129 Hình 5-4 Kết tính tốn ENVIMAP thể dạng đường đồng mức .130 Hình 5-5 Bước triển khai mơ hình Berliand kỹ thuật 145 Hình 5-6 Bước thứ hai triển khai mơ hình Berliand kỹ thuật 147 Hình 5-7 Bước thứ ba tính tốn vận tốc gió nguy hiểm 148 Hình 5-8 Bước thứ tư: tính tốn tham số r, p, CM(u) , xM(u) 149 Hình 5-9 Bước thứ năm: xác định tham số S1 nồng độ theo hướng gió 150 Hình 5-10 Bước thứ sáu: xác định tham số S2 nồng độ mặt đất .151 Hình 5-11 Mơ tả thơng số đầu vào bước tự động hóa tính tốn theo phương pháp Berliand .152 Hình 6-1 Biểu đồ trình lan truyền .167 Hình 6-2 Sơ đồ biểu diễn gradian vận tốc khác ứng suất cắt nơi phân cách nước – khơng khí, đáy – nước, bờ - nước 169 Hình 6-3 Dịng chảy kênh sơng gây nên phân tán theo phương ngang dọc theo lòng dẫn 171 Hình 6-4 Chuyển động chuyển tải từ điểm a tới điểm b .171 Hình 6-5 Thí nghiệm định luật Fick .174 Hình 6-6 Sự tương tự lan truyền đồng thời động lượng, khối lượng truyền nhiệt dòng sơng rối 177 Hình 6-7 Sự phân tầng nhiệt hồ giả thiết pha trộn lớp nước hồ 184 http://www.ebook.edu.vn 436 Giáo trình Mô hình hóa môi trường Hình 6-8 Chu trình nitơ nước 202 Hình 6-9 Chu trình photpho nước 203 Hình 6-10 Các phản ứng phiêu sinh thực vật nước 204 Hình 6-11 Các phản ứng phiêu sinh động vật nước 205 Hình 6-12 Mơ hình hồ pha trộn hồn tồn 210 Hình 6-13 Sơ đồ n bể chứa pha trộn hoàn toàn kết nối với 212 Hình 6-14 Dãy bể chứa kết nối với 214 Hình 6-15 Biểu đồ P tổng cịn lại hồ hàm số hệ số lắng ks nhân với thời gian lưu τ 218 Hình 6-16 Cân khối lượng photpho tổng cho hồ Lyndon B.Johnson,Texas, Mỹ 218 Hình 7-1 Ảnh hưởng ô nhiễm chất hữu tới chất lượng dịng sơng 224 Hình 7-2 Ảnh hưởng K lên BOD hoàn toàn hai loại nước thải có BOD5 226 Hình 7-3 Ảnh hưởng K1 lên BOD5 BOD hoàn toàn số 226 Hình 7-4 Các đường cong BOD thể BOD cacbon BOD nitơ 229 Hình 7-5 Đường cong diễn tiến DO điển hình 231 Hình 7-6 Sơ đồ cân vật chất truyền thống xáo trộn DO 232 Hình 7-7 Đường cong lý tưởng nhu cầu oxy sinh hóa pha cacbon (hình trên: BOD cịn lại, hình dưới: lượng oxy tiêu thụ) 234 Hình 7-8 Sơ đồ cân DO khúc sông nhỏ (a) cân vật chất đơn giản hóa mơ hình Streeter-Phelps (b) 237 http://www.ebook.edu.vn Phụ lục Hình 7-9 437 Mơ tả thơng số cho kịch tính tốn theo mơ hình Streeter - Phelps 242 Hình 8-1 Mơ tả lưu lượng – vào đoạn kênh qua hai mặt cắt ướt 254 Hình 8-2 Các lực tác dụng lên đoạn kênh hai mặt cắt ướt 255 Hình 8-3 Mặt cắt ướt 257 Hình 8-4 Sơ đồ dịng thơng lượng 261 Hình 8-5 Sơ đồ đánh số nút 263 Hình 8-6 Sơ đồ điểm sai phân 264 Hình 8-7 Thể tích kiểm sốt 269 Hình 8-8 Sơ đồ nút 271 Hình 9-1 Sự phân đoạn QUAL2K hệ thống sơng khơng có nhánh .278 Hình 9-2 Sự phân loại QUAL2K cho trường hợp sông với nhánh: (a) hệ thống thực, (b) hệ thống biểu diễn QUAL2K .279 Hình 9-3 Sự phân đoạn QUAL2K thành phần tử tính tốn 279 Hình 9-4 Sự cân lưu lượng khúc sơng i 280 Hình 9-5 Cách thức dịng chảy từ nguồn khơng dạng điểm phân bổ đến nhánh sông 281 Hình 9-6 Đập nước biên hai khúc 282 Hình 9-7 Kênh hình thang 285 Hình 9-8 Thác nước 287 Hình 9-9 Cân nhiệt 290 http://www.ebook.edu.vn 438 Giáo trình Mô hình hóa môi trường Hình 9-10 Thành phần trao đổi nhiệt bề mặt 291 Hình 9-11 Các điểm lấy mẫu từ họ đường cong Koberg để xác định giá trị số Aa phương trình xạ sóng dài khí Brunt Các đường hình biểu diễn hàm số dùng Q2K 298 Hình 9-12 Cân khối lượng 305 Hình 9-13 Mơ hình động lượng q trình lan truyền chất Các biến trạng thái định nghĩa Bảng 9-5 307 Hình 9.14 Ba mơ hình sử dụng mơ tả cho phụ thuộc vào ánh sáng trình quang hợp sinh vật phù du thực vật đáy Điểm thể giảm mức tăng trưởng chống lại cường độ PAR (ly/ngày) 312 Hình 9.15 Tốc độ làm thống [/ngày] tỉ lệ nghịch với độ sâu vận độ (Covar 1976) 322 Hình 9.16 Dịng nước chảy qua sông điều chỉnh cấu trúc 322 Hình 9-17 Các bước tự động hóa xử lý số liệu phần mềm ENVIMQ2K 326 Hình 9-18 Cấu trúc bảng Nguồn thải 327 Hình 9-19 Nhập thơng tin cho nguồn thải – copy liệu từ file Word 328 Hình 9-20 Nhập thơng tin cho nguồn thải - Ẩn cột thông tin bảng ENVIMQ2K 328 Hình 9-21 Nhập thơng tin cho nguồn thải - Cột thơng tin ẩn 329 Hình 9-22 Nhập thông tin cho nguồn thải – liệu sau nhập 329 http://www.ebook.edu.vn Phụ lục Hình 9-23 439 Nhập thông tin cho đối tượng phát sinh nguồn thải – Copy liệu từ file word 331 Hình 9-24 Nhập thông tin cho đối tượng phát sinh nguồn thải – Nhập thành công .331 Hình 9-25 Nhập thơng tin cho điểm nhạy cảm – copy liệu từ file word .332 Hình 9-26 Nhập thơng tin cho điểm nhạy cảm – nhập thành cơngError! Bookmark not d Hình 9-27 Tạo điểm tự động – Bước 1.1 333 Hình 9-28 Tạo điểm tự động – Bước 1.2 334 Hình 9-29 Tạo điểm tự động – Bước 1.3 334 Hình 9-30 Tạo điểm tự động – Bước 1.4 335 Hình 9-31 Tạo điểm tự động – Bước 1.5 335 Hình 9-32 Tạo điểm tự động – Bước 1.6 336 Hình 9-33 Tạo điểm tự động – Bước 2.1 336 Hình 9-34 Tạo điểm tự động – Bước 3.1 337 Hình 9-35 Tạo điểm tự động – Bước 3.2 337 Hình 9-36 Tạo điểm tự động – Bước 3.3 338 Hình 9-37 Tạo điểm tự động – Bước 3.4 339 Hình 9-38 Tạo điểm tự động – Bước 3.5 339 Hình 9-39 Nhập số liệu cho kịch tính tốn – Bước 340 Hình 9-40 Nhập số liệu cho kịch tính tốn – Bước 340 Hình 9-41 Nhập số liệu cho kịch tính tốn – Bước 341 Hình 9-42 Nhập số liệu cho kịch tính tốn – Bước 341 http://www.ebook.edu.vn 440 Giáo trình Mô hình hóa môi trường Hình 9-43 Nhập số liệu cho kịch tính tốn – Bước 342 Hình 9-44 Nhập số liệu cho kịch tính toán – Bước 343 Hình 9-45 Nhập số liệu cho kịch tính tốn – Bước 343 Hình 9-46 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 344 Hình 9-47 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 344 Hình 9-48 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 345 Hình 9-49 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 345 Hình 9-50 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 346 Hình 9-51 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 346 Hình 9-52 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 347 Hình 9-53 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 347 Hình 9-54 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 347 Hình 9-55 Hiệu chỉnh kết thể mơ hình – Bước 348 Hình 9-56 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 348 Hình 9-57 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 349 Hình 9-58 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 349 Hình 9-59 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 350 Hình 9-60 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – Bước 350 Hình 9-61 Lựa chọn thơng số để chạy mơ hình – kết hiệu chỉnh 351 Hình 9-62 Xem kết chạy mơ hình – Bước 352 Hình 9-63 Xem kết chạy mơ hình – Bước 352 http://www.ebook.edu.vn Phụ lục 441 Hình 9-64 Xem kết chạy mơ hình – Bước 353 Hình 9-65 Xem kết chạy mơ hình – Bước 353 Hình 9-66 Xem kết chạy mơ hình – Bước 354 Hình 9-67 Xem kết chạy mơ hình – Bước 354 Hình 9-68 Tạo báo cáo – Bước .355 Hình 9-69 Tạo báo cáo – Bước .356 Hình 9-70 Xem nồng độ chất ô nhiễm điểm – Chọn cơng cụ 356 Hình 9-71 Xem nồng độ chất ô nhiễm điểm – Kết thể 357 Hình 9-72 Xóa mơ hình – Bước 357 Hình 9-73 Xóa mơ hình – Bước 357 Hình 10-1 Biên sơng khu vực lập mơ hình 389 Hình 10-2 Biên tự nhiên_địa chất khu vực lập mơ hình 390 Hình 10-3 Lưới đường đẳng mực nước mơ hình 397 Hình 10-4 Hình ảnh lưới chiều khu vực thành phố Hồ Chí Minh 397 Hình 10-5 Các lớp địa chất Tp Hồ Chí Minh sử dụng mơ hình 398 Hình 10-6 Bản đồ hệ số thấm lớp quanh khu vực bãi rác Phước Hiệp 400 Hình 10-7 Bản đồ hệ số thấm lớp quanh khu vực bãi rác Phước Hiệp 400 Hình 10-8 Bản đồ hệ số thấm lớp quanh khu vực bãi rác Phước Hiệp 401 Hình 10-9 Bản đồ hệ số thấm lớp quanh khu vực bãi rác Gị Cát 403 Hình 10-10 Bản đồ hệ số thấm lớp quanh khu vực bãi rác Gị Cát 404 http://www.ebook.edu.vn 442 Giáo trình Mô hình hóa môi trường Hình 10-11 Bản đồ hệ số thấm lớp quanh khu vực bãi rác Gò Cát 405 Hình 10-12 Thiết lập lớp địa chất 408 Hình 10-13 Thiết lập bãi rác 409 Hình 10-14 Đưa liệu GIS vào mơ hình 409 Hình 10-15 Gán giá trị độ rỗng hệ số phân tán theo phương dọc theo dòng chảy 410 Hình 10-16 Thiết lập liệu cho MT3D 410 Hình 10-17 Gán giá trị thời gian nghiên cứu bước chạy 411 Hình 10-18 Chọn liệu trình tải, phân tán, nguồn tự sinh/tự hoại, theo dõi lan truyền 411 Hình 10-19 Chọn chất ô nhiễm 412 Hình 10-20 Chọn thơng số xuất để phần mềm xuất liệu 412 Hình 10-21 Lựa chọn giải thuật xử lý thành phần tải (trên hình chọn phương pháp biến phân bậc 3) 413 Hình 10-22 Gán giá trị cho hệ số phân tán cho lớp 1, lớp lớp 413 Hình 10-23 Gán giá trị bổ cập nồng độ bổ cập cho bãi rác 414 Hình 10-24 Chuyển đổi liệu đồ vào MT3DMS 414 Hình 10-25 Chạy chương trình MODFLOW 415 Hình 10-26 Bản đồ đường đẳng mực nước Thành phố 416 Hình 10-27 Chọn thựcđơn chạy mơ hình MT3DMS 417 Hình 10-28 Kết chạy MT3DMS 417 Hình 10-29 Xây dựng biên cho mơ hình 420 http://www.ebook.edu.vn Phuï luïc 443 Hình 10-30 Kết MODFLOW cho đường đẳng mực nước khu vực bãi rác Gò Cát 423 Hình 10-31 Kết MT3DMS cho phạm vi lan truyền quanh bãi rác Gị Cát 424 Hình 10-32 Kết MODFLOW cho đường đẳng mực nước khu vực bãi rác Phước Hiệp 426 Hình 10-33 Kết MT3DMS cho phạm vi lan truyền quanh bãi rác Phước Hiệp 426 BẢNG TÍNH ĐỔI ĐƠN VỊ ĐO NỒNG ĐỘ ĐƠN Vị XUẤT PHÁT Tên gọi Ký NHÂN VỚI HỆ SỐ ĐƠN Vị ĐO THU ĐƯỢC Tên gọi http://www.ebook.edu.vn Ký hiệu Giáo trình Mô hình hóa môi trường 444 hiệu Microgam/mét µg/m3 g/m3 Microgam/bộ khối µg/ft3 Cân Anh/1000 khối lb/1000ft3 35,314.10-3 Miligam/mét khối mg/m3 1,0.10-6 Gam/bộ khối g/ft3 Gam/mét khối g/m3 2,2046.10-6 Cân Anh/1000 khối lb/1000ft3 35,314 Microgam/mét khối µg/m3 16,018.103 Miligam/mét khối mg/m3 0,35314 Gam/bộ khối g/ft3 16,018.106 Microgam/mét khối µg/m3 16,018 Gam/mét khối g/m3 353,14.10-3 Mg/m3 Gam/mét khối 35,314.10-3 Miligam/mét khối g/ft3 62,43.10-9 Lb/10 00ft3 Gam/bộ khối 0,02832 Cân Anh/1000 khối mg/m3 1,0.10-6 µg/ft3 Miligam/mét khối 28,317.10-9 Microgam/bộ khối 0,001 Microgam/bộ khối µg/ft3 1000,0 Microgam/mét khối µg/m3 1,0 Microgam/lít µg/l 24,04/M Phần triệu thể tích (20oC) ppm (V) 0,8347 Phần triệu trọng lượng ppm (G) http://www.ebook.edu.vn Phuï luïc 445 62,43.10-9 Ppm (V) Phần triệu trọng lượng ppm (G) Cân Anh/bộ khối lb/ft3 1,0 Miligam/mét khối mg/m3 Microgam/mét khối µg/m3 Phần triệu thể tích (20oC) ppm (V) Phần triệu trọng lượng ppm (G) 62,43.10-9 Cân Anh/bộ khối lb/ft3 M/24,04 Miligam/mét khối mg/m3 M/0,2404 Microgam/mét khối µg/m3 M/24,04 Microgam/lít µg/l M/28,8 Phần triệu trọng lượng ppm (G) M.10-6/385,1 Ppm (G) Phần triệu thể tích (20oC) 0,8347 Phần triệu trọng lượng µg/l 24,04/M Ppm (V) Microgam/lít 1000,0 Phần triệu thể tích (20oC) mg/m3 62,43.10-12 µg/l Miligam/mét khối 834,7.10-6 Microgam/lít 0,001 0,02404/M µg/m3 lb/ft3 0,001 Microgam/mét khối Cân Anh/ khối Cân Anh/bộ khối lb/ft3 1,198 Miligam/mét khối mg/m3 1,198.10-3 Microgam/mét khối µg/m3 1,198 Microgam/lít µg/l 28,8/M Phần triệu thể tích (20oC) ppm (V) 7,48.10-6 Cân Anh/bộ khối lb/ft3 http://www.ebook.edu.vn Giáo trình Mô hình hóa môi trường 446 Lb/ft3 Phần triệu thể tích (20oC) ppm (V) Phần triệu trọng lượng ppm (G) 0,001 Số lượng (hạt, cá thể)/lít No./l Số lượng (hạt, cá thể)/ khối No./ ft3 1000,0 Số lượng (hạt, cá thể)/mét khối No./m3 Số lượng (hạt, cá thể)/ khối No./ ft3 35,314 Số lượng (hạt, cá thể)/ mét khối No./m3 35,314.10-3 No./ ft3 µg/l Số lượng (hạt, cá thể)/lít No./l 35,314.10-6 Số lượng (hạt, cá thể)/bộ khối Microgam/lít 28,317 No./l µg/m3 28,317.10-3 Số lượng (hạt, cá thể)/lít Microgam/mét khối 133,7.103 No./m3 mg/m3 385,1.106/m Số lượng (hạt, cá thể)/mét khối Miligam/mét khối 16,018.109 khối 16,018.106 16,018.106 Cân Anh/ Số lượng (hạt, cá thể)/ phân khối No./cm3 ĐƠN VỊ ĐO CƯỜNG ĐỘ BỤI LẮNG ĐỌNG Tấn/dặm vuông t/mi2 0,07174 Cân Anh/1000 vuông lb/1000ft2 0,3503 Gam/mét vuông g/m2 350,3 Kilogam/kilomet vng kg/km2 350,3 Miligam/mét vng mg/m2 http://www.ebook.edu.vn Phụ lục 447 0,03503 g/m2 Kilogam/kilomet vuông kg/km2 Miligam/mét vuông mg/m2 Gam/bộ vuông g/ft2 2,855 Tấn/dặm vuông t/mi2 Cân Anh/1000 vuông lb/1000ft2 1000,0 Kilogam/kilomet vuông kg/km2 1000,0 Miligam/mét vuông mg/m2 0,1 Miligam/phân vuông mg/cm2 0,0929 g/ft2 gam/mét vuông 0,2048 Gam/bộ vuông t/mi2 0,4536 g/m2 Tấn/dặm vuông 4882,4 Gam/mét vuông 13,94 4,882 Gam/bộ vuông g/ft2 30,73 Tấn/dặm vuông t/mi2 2,204 Cân Anh/1000 vuông lb/1000ft2 10,764 gam/mét vuông g/m2 10,764.103 Kilogam/kilomet vuông kg/km2 10,764.103 Miligam/mét vuông mg/m2 1,0764 Lb/1000ft2 g/ft2 4882,4 Cân Anh/1000 vuông Gam/bộ vuông Miligam/phân vuông mg/cm2 http://www.ebook.edu.vn ... 0,000 32 92, 9 0 ,28 5 11 ,28 5,5 0,33 0,3 8,6 6,6 0,3 42/ 1, 02 0 ,29 10,53 6 ,2 0,368/1, 02 5,66 0 ,29 5 12, 0 49 0,3 32/ 1, 02 0,07 (0,3) (0,0 125 ) 0, 12 (0,45) (0,0 125 ) 0,48 (0,30) (0,0 125 ) 0, 12 (0, 42) (0,0 125 )... εt Giáo trình Mô hình hóa môi trường 178 Trong D = hệ số khuếch tán phân tử, L2T-1 εm = hệ số khuếch tán rối khối lượng, L2T-1 υ = độ nhớt động học, L2T-1 εv = độ nhớt xoáy, L2T-1 α = khuếch tán... White × 1 0-6 Hồ Eric × 1 0-6 90 × 1 0-5 137 × 1 0-5 90 Sr × 1 0-6 90 Sr × 1 0-5 137 Cs × 10 24 0 Pb 24 0 Pb Hồ Ontairo Vịnh Green, Hồ Michigan - 26 .3 × 10 Hồ Greifensee 10 -9 Sr Cs -1 0 23 0 Th -9 22 6 Ra