TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA HÓA VÀ MÔI TRƯỜNG PGS TS BÙI QUỐC LẬP (Chủ biên) PGS TS NGUYỄN VĂN THẮNG QUẢN LÝ CHẤT LưỢNG NƯỚC NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI 2 LỜI NÓI ĐẦU Quản lý bảo vệ tài nguyên nước[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA HĨA VÀ MƠI TRƯỜNG PGS.TS BÙI QUỐC LẬP (Chủ biên) - PGS.TS NGUYỄN VĂN THẮNG QUẢN LÝ CHẤT LưỢNG NƯỚC NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI LỜI NÓI ĐẦU Quản lý bảo vệ tài nguyên nước nói chung, có quản lý, bảo vệ chất lượng nguồn nước tự nhiên có vai trị vơ quan trọng đối voi phát triển bền vững mơi quốc gia Do đó, việc trang bị cho sinh viên ngành thuộc lĩnh vực môi trường tài nguyên nước kiến thức co bản, co sở khoa học thực tiên cho việc quản lý, bảo vệ chát lượng nguồn nước cân thiết Voi ý nghĩa đó, "Quản lý chất lượng nước" với mục đích tập trung đề cập đến nguồn nước lục địa (nước mặt nước đất), tập thể tác giả gồm PGS.TS Bùi Quốc Lập (Chủ biên) PGS.TS Nguyên Văn Thắng biên soạn dùng làm Giáo trình giảng dạy thức cho môn học "Quản lý chất lượng nước" thuộc ngành: Kỹ thuật Môi trường, Thủy văn học Cấp nước trường Đại học Thủy lợi Ngồi ra, tài liệu tham khảo cho môn học khác thuộc lĩnh vực tài nguyên nước môi trường Cuốn "Quản lý chất lượng nước" kết cấu thành chưong: Chương Khái quát chung ve chất lượng nước quản lý chất lượng nước Chương Ô nhiễm nước cấc nguyên tắc kiểm soát Chương Quản lý chất lượng nước mặt Chương Quản lý chất lượng nước ngâm Chương Giám sát đánh giá chất lượng nước Chương Công cụ mơ hình quản lý chất lượng nước Sinh viên học tập mơn học này, ngồi việc sử dụng Giáo trình tài liệu học tập thức cần tham khảo, cập nhật thêm tài liệu liên quan khác kiến thức luật pháp sách quản lý tài nguyên nước hành Nhà nước Trong trình biên soạn Giáo trình, tác giả có nhiêu cố gắng, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tập thể tác giả mong muốn nhận ý kiến góp ý để tài liệu hoàn thiện hon, phục vụ tốt cho công tác đào tạo nghiên cứu Trân trọng cảm on TẬP THỂ TÁC GIẢ MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Danh mục bảng Danh mục hình Danh mục từ viết tắt 10 Chương 1: KHÁI QUÁT CHƯNG VỀ CHAT LƯỢNG NƯỚC VÀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 1.1 Thuỷ vực yếu tố tạo nên chất lượng nước thuỷ vực 12 1.2 Các thông số chất lượng nước 14 1.3 Tiêu chuẩn/quy chuẩn chất lượng nước 20 1.4 Các biện pháp quản lý chất lượng nước 35 Câu hỏi ôn tập chương 43 Chương 2: Ô NHIỄM nước nguyên TAC kiêm sốt 2.1 Ơ nhiễm nước nguồn gây ô nhiễm 44 2.2 Tình hình nhiễm nước nước ta vấn đề quản lý kiểm soát 49 2.3 Các nguyên tắc đạo cho kiểm sốt nhiêm nước 67 2.4 Khung kiểm sốt nhiêm nước 70 2.5 Quản lý nguồn chất thải xả vào nguồn nước 75 Câu hỏi ôn tập chương 86 Chương 3: QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT 3.1 Ý nghĩa tầm quan trọng quản lý chất lượng nước mặt 88 3.2 Các đặc điểm chủ yếu liên quan đến chất lượng nước sông 90 3.3 Các đặc điếm chủ yếu liên quan đến chất lượng nước hồ 92 3.4 Các trình liên quan đến biến đổi chất lượng nước sơng, hồ 95 3.5 Tính tốn, đánh giá biến đổi chất lượng nước đoạn sơng có nguồn thải chảy vào 116 Câu hỏi ôn tập chương 127 Bài tập chương 127 Chương 4: QUẢN LÝ CHAT LƯỢNG NƯỚC NGẦM 4.1 Khái quát chung nước ngầm đặc tính nước ngầm 128 4.2 Các hoạt động người ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm 137 4.3 Biện pháp quản lý chất lượng nước ngầm 142 Câu hỏi ôn tập chương 146 Chương 5: GIÁM SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 5.1 Ý nghĩa nội dung giám sát chất lượng nước 147 5.2 Thiết kế chương trình giám sát 148 5.3 Quan trắc chất lượng nước thải 156 5.4 Quan trắc chất lượng nước xung quanh 163 5.5 Giám sát chất lượng nước ngầm 168 5.6 Đánh giá chất lượng nước 170 Câu hỏi ôn tập chương 177 Chương 6: CƠNG CỤ MƠ HÌNH TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 6.1 Khái quát chung 178 6.2 Các kiến thức 184 6.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình chất lượng nước 193 6.4 Q trình mơ hình hóa chất lượng nước 199 6.5 Độ nhạy mơ hình .206 6.6 Một số mơ hình chất lượng nước 208 Câu hỏi ôn tập chương 226 Tài liệu tham khảo 227 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Bảng phân loại độ cứng nước 17 Bảng 1.2 Giá trị giới hạn thông số chất lượng nước mặt 21 Bảng 1.3 Giá trị giới hạn thông số CLN đất 24 Bảng 1.4 Giá trị giới hạn thông số CLN biển vùng biển ven bờ 26 Bảng 1.5 Giá trị giới hạn thông số CLN biển vùng biển gần bờ 27 Bảng 1.6 Giá trị giới hạn thông số CLN biển vùng biển xa bờ 28 Bảng 1.7 Giá trị thông số ô nhiêm nước NTCN (trường họp chưa có nhà máy xử lý nước thải tập trung xả vào hệ thống thoát nước đô thị, khu dân cư) .29 Bảng 1.8 Xác định hệ số Kq theo lưu lượng dịng chảy sơng suối, khe rạch 31 Bảng 1.9 Xác định hệ số Kq nguồn tiếp nhận nước thải hồ, ao, đầm 31 Bảng 1.10 Xác định hệ số lưu lượng nguồn thải Kf 32 Bảng 1.11 Giá trị thông số ô nhiễm c làm co sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt 33 Bảng 1.12 Giá trị hệ số K ứng vói loại hình co sở dịch vụ, sở công cộng, chung cư 34 Bảng 2.1 Các chất ô nhiêm chủ yếu nguồn gốc chúng 47 Bảng 2.2 Hệ số phát sinh chất ô nhiêm nước thải sinh hoạt (mg/người-ngày) theo số liệu Tô chức Y tế giới 78 Bảng 2.3 Thành phần nước thải công nghiệp phân loại theo nhóm ngành nghề 80 Bảng 3.1 Hàm lượng chất dinh dưỡng mức cho phép nguy hiểm 108 Bảng 3.2 Đánh giá phú dưỡng nước hồ 109 Bảng 4.1 Thành phân chất hòa tan nước ngầm 135 Bảng 4.2 Nguồn nồng độ thành phần tự nhiên nước ngầm 135 Bảng 4.3 Các hoạt động chủ yếu gây ô nhiêm nước ngầm 137 Bảng 5.1 Các kiểu vị trí lấy mẫu 151 Bảng 5.2 Khoảng cách ước tính để nước sơng hịa trộn với nước thải có nguồn thải đổ vào [8] 153 Bảng 5.3 SỐ lượng mẫu trung bình cần lấy kiểu sơng [8] 154 Bảng 5.4 Lựa chọn thông số đánh giá CLN liên quan tói nguồn nhiêm không công nghiệp [8] 157 Bảng 5.5 Lựa chọn thông số đánh giá CLN liên quan tới số nguồn ô nhiêm công nghiệp phổ biến [8] 159 Bảng 5.6 Lựa chọn thông số đánh giá CLN liên quan đến sử dụng nước công nghiệp [8] 163 Bảng 5.7 Lựa chọn thông số đánh giá CLN liên quan đến sử dụng nước cho công nghiệp [8] 165 Bảng 5.8 Bảng quy định giá trị qi, BPi 172 Bảng 5.9 Bảng quy định giá trị BPi qi đối vói DO% bão hòa 173 Bảng 5.10 Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH 174 Bảng 5.11 Bảng so sánh đánh giá số CLN 175 Bảng 6.1 Các giá trị hệ số nhám Manning n 216 Bảng 6.2 Bảng định nghĩa số hạng truyền nhiệt 223 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Hệ thống quản lý nhà nước mơi trường Việt Nam 65 Hình 2.2 Các yếu tố trình kế hoạch hành động cho kiểm sốt nhiêm nước 74 Hình 3.1 Chu trình thủy văn ảnh hưởng lên chất lượng nước 90 Hình 3.2 Minh họa phân tầng nhiệt hồ vào mùa hè 92 Hình 3.3 Minh họa phân tầng nhiệt h'ơ vào mùa đông 93 Hình 3.4 Các vùng sinh học hồ nước 94 Hình 3.5 Biểu thị biến đổi nồng độ chất hữu co theo thời gian 119 Hình 3.6 Sự biến đổi nồng độ xy hồ tan đoạn sông bị ô nhiêm hữu co 124 Hình 4.1 Biểu đồ tầng nước ngầm 129 Hình 4.2 Cấu tạo tầng chứa nước không áp 130 Hình 4.3 Àp kế đo áp lực nước Áp kế "a" tưong tự tầng chứa nước không áp Áp kế /zb" tưong tự tầng chứa nước có áp 131 Hình 4.4 Máng nhiêm khơng hịa tan nhẹ hon nước 133 Hình 4.5 Máng chất nhiêm hòa tan 134 Hình 4.6 Máng chất nhiêm khơng hịa tan nặng hon nước 134 Hình 5.1 Các vị trí lấy mẫu điển hình giám sát đa mục tiêu 152 Hình 6.1 Một hệ thống nước cấp - nước thải đô thị Nhà máy xử lý nước (WTP) làm nước sông thành nước dùng cho người dân Nhà máy xử lý nước thải (WWTP) khử chất ô nhiêm từ nước cống để bảo vệ nguồn nước tiếp nhận 178 Hình 6.2 Quy trình quản lý CLN 179 Hình 6.3 Ba tốc độ chủ yếu sử dụng mơ hình chất lượng nước 185 Hình 6.4 Sự thay đổi tỷ trọng nước theo nhiệt độ 187 Hình 6.5 Cân khối lượng cho hồ pha trộn 188 Hình 6.6 Sự suy giảm lắng đọng biểu thị dòng khối lượng xuyên qua mặt tiếp giáp nước - bùn cát đáy 191 Hình 6.7 Vận chuyển vết thuốc nhuộm theo không gian thời gian voi (a) bình lưu (b) khuếch tán 192 Hình 6.8 Khối lượng vào qua thể tích nước theo ba phưong X, Y z 194 Hình 6.9 a) Q trình mơ hình hóa chất lượng nước; b) thơng tin cần thiết ảnh hưởng đến q trình 200 Hình 6.10 Biểu đồ phác họa trình hiệu chỉnh mơ hình 204 Hình 6.11 Biểu đ'ô mô tả phưong pháp đánh giá độ nhạy mơ hình 207 Hình 6.12 Chia đoạn sơng thành phân đoạn mơ hình QƯAL2E 211 Hình 6.13 Minh họa cân khối lượng phần tử đoạn sông mơ hình QUAL2E 212 DANH MỤC TỪ VIET TAT 10 BHC Benzene hexachloride BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường BVTV Bảo vệ thực vật BYT Bộ Y tế CCN Cụm công nghiệp CFU Colony-Forming Unit CLN Chất lượng nước CN Công nghiệp CTR Chất thải rắn DDTS Dichloro diphenyl trichloroethane ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐTM Đánh giá tác động môi trường EIA Environmental Impact Assessment EU European Union GEMS Global Environmental Monitoring System HCM HỒ Chi Minh HSPF Flydrological Simulation Program Fortran ISO Tổ chức quốc tế tiêu chuẩn hố KCN Khu cơng nghiệp KH Ke hoạch KHCN&MT Khoa học cơng nghệ mơi trường Trong dó: V = AVD, = thể tích gia tăng (số gia the (ích) Nếu già thiết chế độ dỏng chây lả ôn định, tức lả biến thiên cùa Q V theo thời gian lã bủng không vã phương trinh (6 43) trờ thành: Kết hợp phương trinh (6 42) vả (6 44) vã sáp sếp lại ta có: ổí /íA A,õx dt V Các sỏ hạng vế phái cúa phương ninh tương ứng là: phân tản đói lưu tliay đỏi thành phan CLN, nguỏn ngoài, lủng chim đáy pha loàng Trong trường họp (rạng thái cháy ỏn định, đạo hãm riêng theo thời gian bủng Nhừng thay đối xảy với tửng phần riêng biệt nhùng phần tứ độc lập vói đổi lưu phân tán vã chất thái đưa vào xác định băng số hạng điều kiện Nhừng sụ thay đôi bao gồm phán ứng vật lý hoá học sinh học nhùng ánh hưởng tương tác lần xây dõng chày Vi dụ như: hấp thụ ỏ xy hô hấp quang hợp cưa táo sụ phát tnẽn diệt vong cua Coliform * Phương trình (6-45) đươc giai theo sơ đổ sai phàn hữu hụn theo hai hước: - Bước thứ nhầt sỏ hạng dôi lưu khucch tán dược lay sai phân theo chiều dịng cháy X 0^ ''"'ft1 _ ■-«I.-I-MI , •!£, + S, fi Ề£l „ '"'ft1 ỉ', õt r dt ỉ't Trong dó: Vi = Ai.Axí Bước thử hai biêu thị dạo hàm theo không gian cũa so hạng khuếch tân dạng sai phàn đạo hàm theo thời gian cùa c dạng sai phân e,- -c," _ [(JD,_[(AD,-[(AD,)]c,7,' A/ r,Ax, -i^s2z^]+r/Cr.+/»+£ 214 r,Ax, Trong phương trinh trên, số hạng dC/dt biêu thị thành: (6-48) Trong đó: lì: Hang số tỳ lệ bậc nhắt p,: Các nguồn gia nhập nội nguồn lãng chim (tức tôn that chắt dinh dường phát triẽn táo nguôn dãy Sau biến dơi ta có phương trinh cuối có dạng: 3.C, r* + b,Ci"‘' +C|Ct-in*’ = Zj (6-49) Hệ phương trinh cỏ dạng ma trận hệ số nằm ba đường chéo Có thề sử dụng thuật tốn khứ de giái hộ phương trình dại sơ tuyền tinh • Dạc trưng thuỷ lực QUAL2E giá thiết chế đọ dòng chay ổn đinh, túc là: ậ =0 (6-50) OT Bới vậy, sụ cân thuỷ vãn đoạn yếu tố tinh tốn dó viết cách đơn gián sau: Sr (6-50 Trong đó: ọ, tổng cùa dơng cháy vào chày từ đoạn yếu tố thứ i Khi phương trinh (6-51) dược giãi cho Q, đặc trưng thuỹ lục khác đoạn sõng cỏ thê xác định bang nhùng phương trinh nhu: U-aỌh (6 52) AX = Q/U (6-53) í/ = ứỢĂ (6-54) Trong đõ: a b ứ p lả cảc hảng sô kinh nghiệm vã d độ sâu dõng cháy Nhùng hang sô thưởng có thê xác định tù đưịng quan hệ lưu lượng - mực nước * Mật cất ngang (lạng hình thang Trong mơ hình mặt cắt ngang sõng có thê SŨ dụng mặt cải dạng hình thang Nêu đặc trưng mặt cắt ngang thuộc đoạn sông lã hãm cũa độ sảu d u cỏ the coi lã 215 hàm sô lưu lượng hảng phương pháp thứ sai đé tìm nghiệm theo phương trinh Manning: n axRx2W2 (6-55) Trong đó: Ax: Diện tích mật cãt ngang cùa kênh sõng (ft") R,: Bán kính thuý lực trung binh (ft) n: Hệ sô nhám Manning (0,01 0.1) s,.: Độ dôc đường mặt nước (không thú nguycn) Ọ: Lưu lượng Bàng 6.1 Các giá trị cua hệ sô nhám Manning n Kảnh nhản tfo Thuỳ tinh, nhựa, kim loại máy n 0.01 Gỏ bọc mối nối phầng 0,011 Gô ràng cưa mối nối không phầng 0,014 Bẽ tỏng bợc nhưa 0,011 Bé tỏng, cỏt thép 0,012 Bé tỏng, gỗ dưọc âp xép chưa hốn chinh 0.014 Bé tỏng phun khỏng gia cỏng 0,015-0.017 Xáy bàng gach trát ngỗi 0,014 Đơ xây 0,017 Đổt nhãn khống cỏ dại Đốt cô đa vá cỏ 0.02 0,025 Sổng thién nhlén Sạch va thẳng 0,025 0,03 Ưốn khúc, nhiều vục vả nỏng 0,033-0,04 Nhiều cỏ uốn khúc cỏ mọc tràn che kin 0,075-0,15 Kênh thảng sgch cớ phú sa 216 0,131đ'l# * Phàn tán theo chiêu dòng chảy Phân (ủn lủ ca chế chuyến tái đỗi lưu Thuật ngừ phàn tủn thường dùng lien quan tới biên thiên tỏc độ trung bình theo khơng gian, dõi lập với khuềch tán dược dũng cho di chuyên yếu mạch động tốc độ dỏng chay theo thỏi gian Taylor (1956) đưa phương trình ước tinh hệ số phân tán theo chiêu dòng chày, D|_, đường õng thủng dài: D( ■ IOroU’(ft2/sec) (6 56) Trong dó: Ro: Bán kinh ơng u : Tóc độ ứng suãt tiếp trung binh tinh theo công thức: u - J7 ,6~57ì Với rộ: ứng suât tièp (Tb/ft) p: mật độ chất lõng (Tb-seeTt1) Một vài nhà nghiên cứu dã cố găng áp dụng biêu thức cùa Taylor dòi với dỏng cháy sịng ngơi Nhùng áp dụng chi gần đủng, sai khác hĩnh học tốc độ dịng cháy sịng ngơi dịng chày ông Elder (1959) đà gia thiết rủng chi cỏ gradient tốc độ theo phương thăng đũng lã quan trọng dõng chây sơng ngịi vả óng phảt trièn công thức tinh khốc lương tự cồng thức Taylor Dl = Kdu’ (6-58) Và cuối củng người ta đà dưa còng thức tinh sau: Dl = 3.28.K.n.Ư.dM' (6-59) Trong dó: Dl: Hệ số độ phàn tán theo chiêu dịng chày K: Hăng sơ phân tán (khơng thử nguyên) N: Hệ sõ nhám cùa Manning (không thứ nguyên) ư: Tốc độ trung bình (IT'S) d: Độ sâu trung binh (ft) * Tinh tốn túng lưu lượng dịng chây Khi nông độ DO dỏng chây giâm mức độ não đõ so với yêu cầu, vi dụ 217 tiêu chưân CLN Nhà nước đồi với DO, cần phải tâng lượng DO trung binh thi cân phải lãng thêm lưu lượng cùa dỏng cháy Theo nhã nghiên cứu vè tàng lưu lượng mô hĩnh QUAL2E thi lượng dóng chày cẩn thiết cho việc đưa nong độ DO tới múc tiêu chuẩn yêu câu nói khơng thè tinh theo quan hệ hãm sỏ chinh xác đõ mà chi sử dụng quan hệ gân đũng vã cỏ dạng phương trinh bậc sau: DOr - DO| - DOm.n Và: (6 60) QK = í?< \^~ + 0.1/(6-61) ' DO„ \dO„) Trong đổ: DOr: Nông dộ hào tan ô xy yêu câu cân dáp ứng mục ticu (mg'l) DOr: Mức mực tiêu yêu cầu cùa DO (mg/1) DOinir_: Nồng độ DO nhỏ đường triết giám xy (mgd) ọ«: Lượng gia tăng lưu lượng yêu cầu (tV/s) Qụ: Lưu lượng điếm lới hạn trẽn đường triết giám ỏ xy (ft'/s) Trong chương trình tinh, lưu lượng dịng chây sè gia tảng so sánh dầu tiên, sau đà đạt trạng thái ôn định, nồng độ DO mục tiêu xác định từ trước đôi với túng đoạn sơng Nêu nong độ DO tinh tốn nhó hon mức yêu cầu, chương trình tinh sè lim nguồn thượng lưu đê nguởi sử dụng xác định độ loàng vả lượng nước thêm váo cách đồng tử tất nguồn nảy Lượng DO tinh toán lặp lại trinh nảy tiếp tục DO đạt mức yêu cầu thi thỏi 6.6.2.4 Mô phóng phán ting riêng lẽ lỊttun hệ lining tác cùa niơ hình Một nhừng nghiên cứu quan trọng nhắt ưong việc xác định đồng hoá chắt thai cùa dỏng cháy kha trì nồng độ lượng ỏ xy hịa tan thích hợp Nong độ ỏ xy hòa tan ưong dòng chay bị khơng che bời sụ hap thụ tử khí qun, quang họp hò hâp cua thực vật động vật nhu câu sinh vật dáy nhu call õ xy sinh hoá, nitơ hoá, dộ mặn nhiệt độ vã sỏ u tố khác Cân bâng óxy xác nhàt có thê xcm xct tât ca ycu tơ dâng kê Mơ hình QUAL2E bao gơm tác dộng qua lại cùa chu trinh dinh dưỡng, sán xuât tao nhu câu ô xy sinh vật đáy, thu nhận cacbonic, hâp thụ ô xy từ quyên ánh hương cùa chúng den trạng thái xy hoà tan 218 Các mối quan hệ tốn học mơ tà phan ứng riêng lé vả tác động qua lại có mơ hình trinh bày tóm tãt sau: 1) Chat diệp lục Chlorophyll_a Mức độ hô hấp cúa lão: Trong mỏ hình ỌUAL2E thơng số mức độ hơ hấp dơn lẽ sư dụng tính gân cho trinh: a) Hô hấp nội sinh cua táo h) Chuyên đổi photpho tào thành photpho hữu c) Chuycn dôi cua nitơ táo thành nitơ hữu Mức độ sinh trướng dơn vị táo tính tốn dựa cãc u to moi quan hệ ánh sáng tào; mối quan hệ dinh dưỡng ~ lão; nhiệt độ mô phong táo 2) Chu trình nitư Trong nước thống tụ nhiên có chuycn dơi bậc thang từ nito hữu tói atnonia den nitrite cuối củng nitrate Chu trinh nitơ QUAL2E bao gôm ca thành phan Sụ hợp cua cãc nitơ hừu co biến trạng thãi, sô hạng lủng chim nito yếu tố ưu liên hấp thụ nitơ cùa táo gia tảng đỗi vởi chu trình nitơ QUAL2E so với phiên bán SEMCOG cưa QUAL-I1 Sự chuyên đỏi bao gôm thành phản: Nito hừu co; Amoniac nitơ; Nitorit nitơ; vả Nitorat nitơ Ngoải ta phái xét dền cã hạn che nitorat múc õxy hoã tan thấp 3) Chu trình phối Chu trinh phơi hoạt dộng giông chu trinh nilơ sô phương diện Các dụng hữu cua phôt dược sinh bơi táo chct sau dó dược chuycn thành trạng thái vơ hồ tan trạng thái tao lại dùng nỏ cho san xuất so cắp Phối đưọc xã từ cãc nhà mảy xử lý nước thái nói chung dạng võ co hồ tan vã sần sàng cho tão sử dụng Mị hinh ỌUAL2E sữa đỗi vàn bán SEMOG QƯAL II đe mô phong tác dộng qua lại giũa phõt hữu phịt hồ tan 4) BOD Cacbon Mỏ hình QƯAL2E giá thiêt mơi quan hộ bậc dê mô ta loại ô xy cùa BOD cacbon da dõng cháy I làm BOD dược bicu thị mị dược thực phân tính tốn phân BOD phụ thêm q trinh lãng dọng, xói lờ kci đỏ nhu câu ị xy không sú dụng (Thomas 1984): 219 dL = -K|L-KjL (6 62) Trong (tó: L: Nồng độ cùa BOD cacbon tói đa (mg/l) KI: Hộ số biểu thị tỷ lệ mức độ loại ôxy, phụ thuộc vào nhiệt độ (ngày 1) Kị: Tỷ lộ tổn thắt cùa BOD cacbon lắng đọng, phụ thuộc vào nhiệt độ (ngày 1) Mô hĩnh QUAL2E mô phông BOD lớn trường họp tống quát Tuy nhiên người sử dụng có thè lựa chọn đè dùng giá trị BOD ngày cho dâu vả đâu vào Trong trường hợp này, mơ hĩnh sẻ có chun đồi cần thiết lir BODj sang BOD lớn nhai theo phương trinh (6-62) BODs- BODJI.O cxp(5'KBOD)) (6 63) Trong đó: BODs = ngày BOD (mg'L) BOD„ BOD lớn (ing/L) KBOD = Hằng số tý lệ chuyến đôi BOD (Đơn vị: l/ngày) Phiên bán SEMOG cùa QUAL II lấy KBOĐ băng 0.23 ngây Với mơ hình QUAL2E người sử dụng giã trị thích hợp cho chun đơi Ltni ý: Khi mỏ hĩnh cho BODj hộ sổ chuyến dối giống áp dụng cho tắt cá hàm đau vào liên quan tới BODs (lưu lượng nước thượng nguỏn nhập lưu khu giữa, lưu lượng nước thái diêm thai diêu kiện bièn dưới) 5) Ơ xy hồ fan Sự cản băng xy hệ thõng sòng phụ thuộc vào nâng tụ hâp thụ ò xy cùa dõng cháy Khà nâng hãm số cua trinh đôi lưu khuếch tán xáy hệ hòng ngn xy gia nhập lãng chìm Ngồi hâp thụ xy từ khơng khí bên ngồi, nguôn ô xy ycu ô XV san xuât quang họp ô xy chứa nhập lưu Sụ giam xy hồ tan bao gơm q trình ơxy cùa sinh vật dáy XV tào sứ dụng q trình hơ hàp Phương trinh vi phân sừ dụng QUAL2E mô tá mức độ thay dồi cứa ỗ xy mó ta sau dó moi sơ hạng biêu thi cho nguồn ô xy chu yêu cãp vào hay mat di DO/dt = K2(O‘- O) +(a.ip-u4p)A - K|L - KVd - OiPiNj - «Ạp2N2 Trong đó: 0: Nồng độ cùa ị xy hoà tan (mg'L) 220 (6-64) 0*: Nồng độ hão hoả cùa XV hồ tan ỡ nhiệt độ áp suất định (mg/L) a?: Múc độ ô xy sinh đơn vi táo quang hợp.mg 0/mg-A Cí«: Mức độ xy hấp thụ trẽn đon vị cùa lão hô hap mg o/mg A as: Mức độ hấp thụ õ XV hút dơn vị cùa xy hố amoniac nitơ mgO/ing-N ơ(,: Múc độ hấp thụ ô XV hút đơn vị cũa xy hố nitơrit nitơ, mgO/mg-N p: Múc độ sinh trưởng cùa tão phụ thuộc vảo nhiệt độ, ngày p: Mức độ hò hấp cùa lào, phụ thuộc vào nhiệt độ, ngày A: Nồng độ sinh khối lão mg A/L L: Nơng độ BOD cacbon lón nhât mg'L d: Đỏ sâu dỏng cháy ft K|í Tý lệ loại ôxy BOD cacbon, phụ thuộc vảo nhiệt độ, ngày ' Kỉ: Mức dộ hâp thụ theo luật khucch tán cua Fick, phụ thuộc vào nhiệt độ ngày Kj: Mức độ yêu cầu ò xy cùa thảnh phần lăng chim g/fì’ ngây Pl: I lằng số tỷ lệ ỏ xy hoá amoniac nhiệt độ độc lập ngày ' pj: I làng số tý lệ ô XV hoá nitorit nhiệt độ độc lập ngày Ni: Nồng độ amoniac nitơ, mg-N/L Nj: Nòng dộ nitơrit nitơ mg-N/L 6) Coliform Colionn dùng chì số biếu thị nhiễm bấn nước mặt Các biểu thức đẽ tính nơng độ Coliorm thường hàm bậc nhât cua phân rã, chi tính đen Coliorm đà chết Mơ hình QUAL2E dũng biểu thức sau: (6-65) Trong đó: E: Nồng độ Colionns số coli/lOOml; Kj: Tỷ lệ Coliorm chết, phụ thuộc vào nhiệt độ ngây ' 7) Thành phân khơng hào tồn tuỳ chọn QUAL2E có phân mỏ hình hố thành phán khơng bao toàn luỳ chọn Hơn với co chế phân rà bậc nhai, có số hạng nguỏn lang chìm cân bang khối 221 lượng Phương trình vi phàn mô tá tác động lần nhâu đỗi với ANC là: ^77 = -K6R - ơ6 + ơ7 / d đl (6 66) Trong ■ R: Nồng độ cua thảnh phần khơng báo tồn mg ANC/I Kr,: Tỷ lệ phàn rà cùa thành phần, phụ thuộc nhiệt độ, ngày ’ Hệ sổ tý' lộ lắng chìm cua thành phần này, phụ thuộc nhiệt độ ngày ơ?: Nguôn sinh vật dáy dôi với thành pliân này, phụ thuộc nhiệt độ, mg ANC.'ft ngày d: Giá trị trung binh độ sâu cùa sông 8) Nhiệt độ Nhiệt đỏ mõ hình hố băng cách su dụng cân bảng nhiệt đổi VỚI đoạn yếu tó tinh tốn hệ thống Sự cân băng nhiệt độ có tinh kè đen lượng nhiệt vào lượng nhiệt biểu thị qua hàm sổ vi dụ trao đổi nhiệt giừa bề mặt nước không khí Các thành phân càn bảng nhiệt khơng - nước bao gom xạ sóng dài sóng ngăn, dối hru sư bay De cho QƯAL2E có the thè tinh tốn ve cân băng nhiệt, người sứ dụng phai cung cap nhiêu số liệu khác nhau, bao gôm cá kinh dộ vả dộ cua lưu vực, thời gian cùa năm, hệ sô bỏc hệ sô suy giam bui thơng tin hậu địa phương dạng thịi gian ban ngày Nhũng giá trị nhiệt độ tinh QƯAL2E dùng đê hiệu chinh hệ sô ty lộ sơ hạng ngn, lãng chim đơi với nhiệt dộ chuàn 20°C vã sau dỏ dược hiệu chinh theo nhiệt độ tính tốn Những phán úng hố học sinh học dược mị phơng QUAL2E bâng hệ phương trình phức tạp bao gồm nhiều thõng số hệ thống, số số hạng hãng sò, sô khác lại lã biên phụ thuộc vào nhiệt độ Biêu thị nhiệt dộ dưứi dạng hàm sô Phương trình bán đà đưa vào chương trình ỌUAL2E là: ổr /Ểxổr Aodx dt V Các thõng số cư ban dùng tính tốn mõ hĩnh là: p: Trọng lượng liêng cùa nước (ML ’) 222 C: Nhiệt dung riêng nước (HM ‘D ') T: Nhiệt độ cùa nước Tu: Nhiệt độ ban dầu tuỳ chọn M: Khói lượng II: Lượng nhiệt gia nhập D: Đơn vị đo độ Nhiệt truyền qua mặt ticp giáp nước - khơng khí cùa phận nước mặt theo trinh khác nhau: tiao đổi bữc xạ bốc dẫn nhiệt Cảc số hạng nhiệt riêng lẽ lien quan tới trình dược xác định Bàng 6.2 áp dụng công thức ricng de tinh Biêu thức linh sau: Hn = IU + Hun -(Hb + Hc + Iíe) (6-68) Trong đó: IIN: Năng lượng có hiệu quã qua mật tiếp giáp nước - khơng khí H,„: Birc xạ mật trời sóng ngân có hiệu qua qua mặt tiếp giáp sau tôn that hãp thụ phân tăn không khí vả phán xạ mạt tiẽp giáp Hm: Bức xạ quyên sóng dài có hiệu quà truyên qua mặt tiẽp giáp sau phán xạ H|>: Bức xạ dăng sau sóng dài I It: Tơn thãi nang lượng bôc Hc: Lượng nàng lượng nhập vào truyền len truycn xuông bê mặt ticp giáp quyền Băng 6.2 Báng định nghía sổ hạng truyền nhiệt Sổ hạng nhiệt Thứ nguyên Glã tr| Hn HL 2T ' 400-2.800 H HL’?T"' 40-200 H HL’?T"' 2.400-3.200 Har HL *T ' 70-120 H» HL 3T ' 2.400-3.600 H HL-V 150-3.000 HL-V -320-400 223 Bức xạ mặt trời gia nhập xạ sóng ngăn truyên trực tiêp từ mặt trời đên bè mặt trái dâl Giá trị cùa tuỳ thuộc vào độ cao mặt tròi hãng ngây thay đòi khác thay đói theo mùa địa phương nhát định trái đãt Anh hướng cùa tủn xạ hấp thụ nhiệt khơng khí bao phù cùa mây, phan xạ từ bề mặt cùa nước Bức xạ sóng dải phải xạ qun thay đơi trực tiẽp theo độ âm quyên Mặc dù phụ thuộc chinh vào nhiệt dộ khơng khí dộ âm xạ có thê bi ánh hương tằng ỏzỏn cacbondiơxit vã chải khác khơng khí Nguồn thứ truyền xạ qua mặt tiếp giáp nước - không xạ lại dăng sau sóng dài từ bẻ mặt nước dó tôn that nước Trong trạng thái nhiệt độ Ồn định, việc tuyến tinh phương trinh xạ lại dùng đế chơ phép số hạng phụ thuộc vào nhiệt độ tách khói phương trinh 6.6.2.5 Giới thiện tóm tắt chương trinh mầu Sư dụng chương trinh mau mỏ hĩnh QƯAL2E cho phép mô phong tinh tốn biên đơi CLN cùa sơng, kênh có dỏng chay chiêu, dỏng cháy phàn nhánh bát kỳ Khi ứng dụng mị hình, việc dâu ticn mơ hình hố hộ thơng sơng bảng cách chia nho hệ thịng dịng chay thành nhiêu đoạn có đặc tinh thuỳ lực Mói doạn lại chia thành đoạn ycu tồ tinh tốn có chiều dài Bơi vậy, tất cà đoạn phải chứa sò nguyên lân đoạn u tơ tính tốn Moi đoạn u tị có thê dạng sau: II: Đoạn yếu to có nguồn nước vào S: Đoạn ycu tó chuân tãc J: Đoạn E: Đoạn cuối hệ thống I: Đoụn đau vào W: Đoạn chây QUAL2E dược thiét kẻ dạng tòng quát Tuy nhiên, nõ cỏ sô giới hạn mà người sứ dụng phái tuân theo là: - Số lượng đoạn tồi đa 50 - Sô lượng đoạn ycu tổ tính tốn nho băng 20/1 doợn tức tịi đa có 1.000 đoạn yếu lố tinh tốn Sị đoạn ngn vào nhó 10 224 Sị đoạn nơi nhị - So đoạn nhập lull nhó 50 Trẽn co sở so đồ hệ (hống sõng đà mơ hình hóa, việc nhập số liệu đầu vào lây két quà theo bước hiên thị hĩnh cùa chương trình mau Trong chương trình mẫu cỏ tãt cá 14 mãn hình đẽ nhập liệu vào cụ thê sau: - Mãn hình I: Mơ tà chung hệ thơng sơng tính tốn, bao gồm trạng thái chây, loại mặt cãt ngang, dơn vi tinh, sơ đoạn sơng tính tốn, sơ bước tinh lặp lớn nhàt; Mán hĩnh 2: Mô tá cụ the túng đoạn sơng tinh tốn, bao gổm thứ tự đoạn, tên đoạn, vị trí đầu đoạn, cuối đoạn sơng tinh toán, vị tri nguồn nước vào, khoáng cách đoạn u tơ tinh tốn; Mãn hình 3: Phân loại đoạn yếu tố, bao gồm đoạn chuẩn tác, đoạn có đập đoạn có xá nước vào, đoạn tháo nước đi; - Mãn hình 4: 'Ihỏng số CLN chọn đê tinh tốn; - Mãn hình 5: Dừ liệu địa lý hậu: - Màn hinh 6: Hộ sô hiệu chinh theo nhiệt độ; Màn hình 7: Sơ liệu thuý lực; - Mãn hình 8: Hăng sổ tốc độ phán ứng cùa BOD vả DO; - Màn hình 9: Đicu kiện ban đâu cùa dịng cháy; Mãn hình 10: Dịng cháy vào gia lâng; - Mãn hình 11: Dữ liệu nguồn nước đầu vào; Màn hình 12: Dữ liệu diem xà nước vào lây nước ra; Mãn hình 13: Ngây tháng tinh tốn; Màn hình 14: Kết thúc nhập số liệu Xem cụ the mãn hình hướng dần sử dụng chương trinh de đưa sổ liệu vào thực bước linh toán ứng dụng mỏ hĩnh đà nêu phần 225 CÂU HĨIĨN TẬP CHƯONG Hãy phản tích cán thict cua cơng cụ mị hinh quan lý CLN? Khải quãt trinh phát triển cùa mô hĩnh CLN? Trình bày loại mị hình CI.N bân? Các kiên thức ban mô hĩnh hỏa CLN? Cơ sở lý thuyết cùa inô hĩnh CLN lã gỉ? Hãy ncu btrớc cua q trinh mõ hình hóa CI.N? Độ nhạy cùa mỏ hĩnh ý nghĩa cùa nó? Tìm hiểu mõ hĩnh CLN cụ the? 226 TÀI LIỆU THAM KHẢO Quốc hội nước Cộng hỏa xâ hội nghĩa Việt Nam £i/ậf Tài nguyên nước 2012 Quốc hội nc Cộng hịa xã hội chu nghĩa Việt Nam Lmii Bảo vệ môi trường 2014 Lê Quốc Húng Các phương pháp Giáo dục 2006 Trân Vãn Nhân Giáo trình cơng nghi’ xừ lý nước thái NXB Giáo dục 2000 Bộ Tài nguyên vã Môi trưởng, Quy chuân quốc gia ve chát lượng nước Nguyền Vãn Thắng, Lê Đinh Thành Nguyền Vãn Sỹ, Phạm Thị Ngọc Lan, Phạm Hịng Nga Giáo trình Mơi trường dành giữ tác dộng mòi trường - Tập 1: Mơi trường người NXB Nịng nghiệp, 2000 Bộ Tài nguyên vả Môi trường Ráo cáo trạng mói trường qc gia giai (loạn 2011-2015 Bào cáo hiên trạng môi trường quốc gia nám 2018 Bartrain J R Ballance, Water Quality Monitoring - A Practical Guide to the Design and Implementation of Freshwater Quality Studies and Monitoring Programmes ƯNEPAVHO, 1996 Davis ML Cornwell DA, Introduction to Environmental Engineering, Aị quan trác môi trường nước NXB McGraw-Hill 1998 10 WHOUNEP, Waler Pollution Control - A Guide to the Use of Waler Quality Management Principals, E & FN Spon An imprint of Thomson Professional London Weinheim New York Tokyo Melbourne Madras 1997 11 Cliapman D Water quality assessment a guide to the use of biota, sediments and waler in environmental monitoring, E&FN Spon, an imprint of Chapman & Hall 1992 12 Chapra sc Surface water quality modeling McGraw-Hill 1997 227 QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG Nưóc NHÀ xuAt Bán bách khoa hà nội Trụ sở: Ngõ 17 Tạ Quang Bùu Quặn Hai Bà Trung Hà Nội Điện thoại: 024.38684569: Fax: 024.38684570 Email: http://www.nxbbk.hust.cdu.vn Chịu trách nhiệm xuất ban: Giám dốc - Tổng Hiên tập: TS BÙI ĐỨC HỮNG Biên tập: NGỤY THI LIẺU - ĐẶNG THI MAI THANH Chế bán: TUYÉTNIII Sủa ban in: TUYÉT NHI Thiết kế bìa: PHẠM QUANG THÃI In 120 cuốn, khổ 19 X 27 cm Công ly TNHH Bao bi Sao Phuong Bắc Địa chi: Sô 59 Phô Mới thi trân Nhu Quỳnh, huyện Vãn Lâm linh Hung Yen Số xuẳt bán: 898-2020/CXBIPH/01-I4/BKHN ISBN: 978-604-9931-22-2 Số QĐXB: 82.QĐ-ĐIIBK-BK1IN ngày 6/5/2020 In xong nộp luu chicu Quý II năm 2020