Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông Hồng - các cơ sở mô phỏng tính toán

Từ mục tiêu Xây dựng luận cứ khoa học và giải pháp công nghệ phục vụ quy hoạch phát triển bền vững lưu vực sông Hồng, nghiên cứu sẽ bắt đầu bằng bước rà soát các nghiên cứu liên quan để

VIỆN QUI HOẠCH THỦY LỢI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KH&CN CẤP BỘ:

“NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC

VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỂ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

LƯU VỰC SÔNG HỒNG”

Chủ nhiệm đề tài: TS Tô Trung Nghĩa _

BÁO CÁO TỔNG KẾT CÁC CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU:

Chủ đề: CÁC CƠ SỞ MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN

7226-2

19/03/2009

HÀ NỘI - 2008

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ

CƠ SỞ MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC HỌC

MỤC LỤC

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI – MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 3

1.1 Giới thiệu chung 3

1.2 Mục đích, yêu cầu 4

2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG LƯỚI SÔNG SUỐI VÙNG NGHIÊN CỨU 4

3 CƠ SỞ MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG SÔNG VÀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 6

3.1 Cơ sở toán học quá trình thủy động lực học kênh hở 8

3.2 Cơ sở toán học quá trình thủy động lực học hệ thống công trình 21

3.2.1 Các dạng công trình 21

3.2.2 Công trình có kiểm soát 22

3.2.2 Công trình tự động 23

4 KẾT LUẬN 25

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI – MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU

1.1 Giới thiệu chung

Mục tiêu của đề tài là xây dựng luận cứ khoa học và giải pháp công nghệ phục

vụ quy hoạch phát triển bền vững lưu vực sông Hồng Từ đó đề xuất một số vấn

đề về chiến lược phát triển tổng hợp bền vững phục vụ phát triển kinh tế xã hội lưu vực sông

• Đề xuất một số vấn đề chiến lược phát triển tổng hợp bền vững phục vụ phát triển KTXH lưu vực sông

Từ mục tiêu Xây dựng luận cứ khoa học và giải pháp công nghệ phục vụ quy hoạch phát triển bền vững lưu vực sông Hồng, nghiên cứu sẽ bắt đầu bằng bước

rà soát các nghiên cứu liên quan để lựa chọn, xác định các giải pháp cụ thể cho các vấn đề đặc thù của lưu vực nghiên cứu lưu vực sông Hồng-Thái Bình cũng như các vấn đề liên quan như phân bổ tối ưu nguồn nước, dự báo định lượng các tác động về chế độ dòng chảy và diễn biến chất lượng môi trường nước trong vùng

Tiếp theo nghiên cứu sẽ lựa chọn các công cụ tiên tiến trong và ngoài nước, phù hợp với trình độ khoa học công nghệ của các cơ quan trong nước, phù hợp với đặc thù của lưu vực nghiên cứu là lưu vực sông Hồng-Thái Bình cũng như khả năng có thể đáp ứng về số liệu hiện tại

Qua việc xây dựng các kịch bản nghiên cứu cho lưu vực sông Hồng, phát triển

và ứng dụng các công nghệ tiến tiến trong dự báo định lượng tác động của các hoạt động phát triển kinh tế xã hội nghiên cứu, đề tài sẽ khuyến cáo một số vấn

đề về chiến lược phát triển bền vững lưu vực sông Hồng - Thái Bình cũng như các biện pháp quản lý giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước lưu vực sông Nhuệ Một trong những nhiệm vụ của đề tài là xây dựng mô hình thuỷ động lực học và liên kết mạng sông vùng nghiên cứu thử nghiệm - Hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ

1.2 Mục đích, yêu cầu

Chuyên đề này sẽ nêu rõ cơ sở mô phỏng thủy động lực học hệ thống sông

và công trình thủy lợi, từ đó lựa chọn được phương trình tính toán phù hợp với địa hình và công trình vùng lưu vực sông Nhuệ Để đạt được các mục đích đã nêu ở trên chuyên đề phải nêu được các vấn đề sau:

- Cơ sở toán học quá trình thủy động lực học kênh hở

- Cơ sở toán học quá trình thủy động lực học hệ thống công trình

2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG LƯỚI SÔNG SUỐI VÙNG NGHIÊN CỨU

Vùng nghiên cứu thử nghiệm được chọn là lưu vực sông Nhuệ Đây là một lưu vực sông nhánh của lưu vực sông Hồng

Lưu vực sông Nhuệ nằm trong 3 tỉnh Hà Nội, Hà Tây và Hà Nam bao bọc bởi 3

sông Hồng, Đáy, Châu Lưu vực có tọa độ địa lý:

22o71’ - 23o38’ vĩ độ Bắc

5o63’ - 6o08’ kinh độ Đông

Có giới hạn :

+ Phía Bắc và phía Đông giáp sông Hồng

+ Phía Tây và Tây Nam giáp sông Đáy

+ Phía Nam giáp sông Châu Giang

Hệ thống sông Nhuệ có mạng lưới sông ngòi tương đối dày, các sông lớn bao bọc là sông Hồng và sông Đáy, trong nội đồng có hàng chục sông lớn nhỏ, một

số sông lớn trong nội đồng là Tô Lịch, La Khê, Vân Đình, Nhuệ, Duy Tiên, Châu Giang…Sông Nhuệ là sông nội đồng lớn nhất dài 75km là trục tưới tiêu kết hợp

• Sông Nhuệ: Nằm ở phía Tây Nam, bắt nguồn từ cống Liên Mạc (sông

Hồng), chảy qua huyện Từ Liêm, tới Thanh Trì, Hoài Đức và tiếp tục chảy xuống phía Nam về tỉnh Hà Nam, nhập với sông Đáy tại Phủ Lý Chiều dài sông 74,0km

• Sông Duy Tiên: Sông Duy Tiên bắt nguồn từ sông Nhuệ nối vào sông

Châu giang Chiều dài sông 21,0km

• Sông Châu Giang: Nối từ sông Duy Tiên vào sông Nhuệ

• Sông La Khê: Sông La Khê nối từ sông Nhuệ và sông Đáy Chiều dài sông 6,8km

• Sông Vân Đình: từ sông Nhuệ sang sông Đáy, chiều dài sông 11,8km

Hệ thống công trình thủy lợi đã góp phần to lớn cho sự nghiệp phát triển kinh tế cho lưu vực Tuy vậy hầu hết các công trình trên hệ thống do đã được xây dựng

từ lâu, từ những năm 30, 40 của thế kỷ trước nên hiện tại hệ thống công trình đã xuống cấp, hiệu quả hoạt động thấp cùng với yêu cầu sử dụng nước cho quá trình phát triển ngày càng cao cùng với yêu cầu nước cho môi trường sinh thái

đã là một yêu cầu bắt buộc trong thời gian gần đây đã vượt quá khả năng chuyển tải cấp nước của hệ thống

Hệ thống thuỷ nông sông Nhuệ có địa hình cũng rất phức tạp, hướng dốc chính theo hướng Bắc - Nam và dốc từ phía sông Hồng, sông Đáy vào sông Nhuệ Cao

độ địa hình thay đổi rất nhiều từ -3m đến +1m Toàn bộ hệ thống sông nội đồng trong hệ thống sông Nhuệ đã được xây đê bao Nước trong mùa lũ chảy qua các cống và bằng bơm từ nội đồng ra sông Như vậy chế độ dòng chảy trong sông ở đây có thể coi là dòng một chiều

3 CƠ SỞ MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG SÔNG

VÀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

Mô hình thuỷ động lực học là loại mô hình mô phỏng điều kiện dòng chảy trong sông, liên kết với vùng ngập lũ Mô hình được phân loại tuỳ theo khả năng mô phỏng các điều kiện dòng chảy khác nhau Mặc dù dòng chảy tự nhiên là dòng chảy 3 chiều, nhưng dòng chảy trong sông có thể xem như là dòng chảy một chiều hoặc hai chiều Tương tự như vậy điều kiện dòng chảy có thể phân ra thành dòng ổn định hay dòng không ổn định, hoặc dòng chảy đều hay không đều

Phương pháp diễn toán dòng chảy dựa trên phương trình St Venant Phương trình St Venant gồm hai phương trình đạo hàm riêng phần có thể giải bằng phương pháp sai phân mô tả động năng và bảo toàn khối lượng

Ở Việt Nam, mô hình thuỷ động lực học kênh hở đã được đầu tư nghiên cứu và phát triển từ hàng thập kỷ trước Nhiều mô hình toán đã được xây dựng hoàn chỉnh và đưa vào tính toán thực tế đáp ứng được nhu cầu của công tác quy hoạch, quản lý nguồn nước, giảm nhẹ thiên tai ở Việt Nam Đi đầu trong số đó

là mô hình VRSAP của cố giáo sư, anh hùng lao động Nguyễn Như Khuê (Viện Quy hoạch Thuỷ lợi), mô hình này đã được đưa vào ứng dụng rộng trong các nghiên cứu ở Việt Nam cho đến nay Ngoài ra ở Việt Nam một số mô hình trong nước khác cũng được sử dụng khá phổ biến, cùng với một số mô hình thương mại của các nước phát triển như WENDY (Hà Lan), ISIS (Newzeeland) , SOBEK (Hà Lan)

Các phần mềm thương mại này đều có ưu điểm chung là có giao tiện đẹp, thân thiện, có các môđun kết nối với nhau rất linh hoạt, dễ sử dụng phần mềm này có linh hoạt, dễ sử dụng, có trợ giúp trực tuyến, kết nối với GIS, CAD, có khả năng hiển thị kết quả dưới dạng động… Chúng đều có mô đun mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy của từng tiểu lưu vực Các phần mềm này đều có các hệ thống kênh hở hoàn chỉnh, bao gồm các vòng, nhánh, bãi ngập lũ và ô trữ, mô phỏng theo hệ phương trình chuẩn và các kỹ thuật mô phỏng cho các công trình trong hệ thống bao gồm đập, cống, cầu, cống luồn, bơm, siphon, tràn tự do và thác nước Ngoài ra, chúng cũng có các mô đun kết nối với nhau, như mô đun chất lượng nước, mô đun tính bùn cát…

Bộ mô hình MIKE của Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) được giới thiệu ở Việt Nam gần đây, trong số đó MIKE 11 là một trong những thành phần chính, MIKE 11 được thiết kế để xử lý bài toán dòng không ổn định 1 chiều, giả 2 chiều trong kênh hở MIKE 11 và MIKE nói chung có một số ưu điểm so với các mô hình thương mại khác và cũng so với các mô hình hiện được đang sử dụng rộng rãi ở Việt Nam, một số ưu điểm chính của MIKE 11 như:

1 Liên kết với GIS

2 Liên kết với các mô hình thành phần khác của bộ MIKE như

Mô hình mưa -dòng chảy NAM, Mô hình thuỷ động lực học 2 chiều MIKE 21 (MIKE FLOOD)

3 Tính toán chuyển tải chất khuếch tán

4 Tính vận hành hồ chứa

5 Tính vỡ đập

6 Tính toán vận hành công trình

7 Tính toán quá trình phú dưỡng

8 Tính toán mô phỏng vùng đất ngập nước

Về giao diện, MIKE11 đặc biệt ưu việt hơn nhiều phần mềm khác Từ ban đầu, MIKE 11 được vận hành/ sử dụng thông qua hệ thống trình đơn tương tác (interactive menu system) hữu hiệu với các layout có hệ thống và các menu xếp dãy tuần tự Ở mỗi bước trong cây trình đơn (menu tree), một hỗ trợ trực tuyến

sẽ được cung cấp trong màn hình Help menu Trong khuôn khổ này - phiên bản 3.20 đã được phát triển lên

Thế hệ mới của MIKE 11 kết hợp các đặc tính và kinh nghiệm từ MIKE 11

‘Classic’, giao diện người sử dụng dựa trên cơ sở các tính năng hữu hiệu trong Windows bao gồm các tiện ích chỉnh sửa sơ đồ (graphical editing facilities) và tăng tốc độ tính toán bằng cách tận dụng tối đa công nghệ 32- bit

• Đầu vào/ chỉnh sửa, các đặc tính trong MIKE 11 bao gồm:

- Nhập dữ liệu/ chỉnh sửa bản đồ

- Nhiều dạng dữ liệu đầu vào/ chỉnh sửa mang tính mô phỏng

- Tiện ích copy và dán để nhập/xuất trực tiếp, ví dụ như từ các chương trình trang bảng tính

- Bảng số liệu tổng hợp và cửa sổ sơ đồ (graphical windows)

- Nhập dữ liệu về mạng sông và địa hình từ ASCII text files

- Layout cho người sử dụng xác định cho tất cả các cửa sổ sơ đồ (màu sắc, cài đặt font, đường, các dạng điểm vạch dấu marker, v.v )

• Về đầu ra, có các tính năng trình bày báo cáo tiên tiến, bao gồm:

- Màu của bản đồ trong horizontal plan cho hệ thống dữ liệu và kết quả trình bày kết quả bằng hình động trong sơ đồ mặt ngang, dọc và chuỗi thời gian thể hiện các kết quả bằng hình động đồng thời trình bày chuỗi thời gian mở rộng tiện ích copy và dán (paste) để xuất các bảng kết quả hoặc trình bày bản đồ vào các ứng dụng khác (trang bảng tính, word hoặc các dạng khác)

Chính vì vậy mà Đề tài “Nghiên cứu khoa học và giải pháp công nghệ để phát

triển bền vững lưu vực sông Hồng” đã chọn MIKE 11 để áp dụng cho vùng

nghiên cứu

3.1 Cơ sở toán học quá trình thủy động lực học kênh hở

Mô hình dòng chảy không ổn định được thành lập dựa trên 3 yếu tố cơ bản (Hình 1):

- Quan hệ vi phân diễn tả các quy luật vật lý tự nhiên

- Lược đồ sai phân hữu hạn bao gồm các phương trình đại số

- Thuật toán để giải các phương trình

Hình 1 Sơ đồ hình thành mô hình dòng chảy

3.1.1 Phương trình cơ bản

Chế độ dòng chảy cho một đoạn sông đơn được mô tả bằng hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng Saint-Venant (bao gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng)

Hệ phương trình cơ bản mô tả chế độ thuỷ lực như sau:

+ Phương trình liên tục:

Đối với chất lỏng không nén được, nguyên lý sau luôn được tuân thủ:

Lượng vào – lượng ra = Thay đổi về lượng trữ

HÖ THèNG Tù NHI£N

M¹ng l−íi s«ng ngßi

B·i ngËp lò Keát cÊu/c«ng tr×nh

C¸C LUËT Tù NHI£N

Bảo toàn khối lượng

Bảo toàn động lượng

∂ +

∂

x t h

∆x

t t

Đối với đoạn sông tự nhiên:

x Q t

∂

∂ +

ρ

x gh h

2 1 ( ( ) 2 1

0 )) 2 1 ( ( ) (

2 2

2 2

= +

∂

∂ +

∂

∂

= +

∂

∂ +

∂

∂

gh h u x uh t or

gh h u x uh

Viết cho sông thiên nhiên:

gh

P= ρ

C gu x

F =∆ ⋅ρ

0 )

2

= +

∂

∂ +

Q x

U M t

∆+

∆

−

∆

∆+

n : Hệ số Manning

R : Bán kính thuỷ lực [m]

C:Hệ số Chezy, được tính theo công thức: C = Ry/n

Như vậy, hệ phương trình Saint-Venant như sau:

q x Q t

∂

∂ +

∂

∂

0 )

2

= +

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂

AR C Q Q g x h gA A Q x t

• Các thông số về mặt cắt ngang biến động theo chiều dọc nhỏ

Sóng động học được áp dụng cho hầu hết các trường hợp Còn sóng động lực và sóng khuếch tán là dạng đơn giản của sóng động lực toàn phần Sóng khuếch tán áp dụng khi chỉ mô phỏng lực ma sát, lực trọng trường, lực thủy tĩnh Sóng này cho phép người sử dụng đưa điều kiện biên ở hạ lưu vào, và như vậy

có thể mô phỏng tốt về dòng vật Với sóng động học, chỉ mô phỏng ma sát và thủy tĩnh Như vậy, tùy thuộc vào loại bài toán, mà chúng ta có thể áp dụng loại

mô phỏng thích hợp

3.1.2 Thuật toán giải

Việc giải hệ phương trình vi phân bằng phương pháp giải tích rất khó khăn hay thậm chí không thể thực hiện Vì vậy, người ta đã sử dụng phương pháp số để đưa ra một kết quả gần đúng cho các phương trình vi phân Đối với bài toán có sự liên tục trong miền, vị trí này phụ thuộc vị trí kia, thì có 3 phương pháp thông dụng chia miền tính toán (gọi chung là phương pháp lưới), đều rời rạc hóa phương trình vi phân trên cơ sở chia nhỏ miền tính toán thành một lưới gồm những phần tử ràng buộc lẫn nhau trên lưới theo những nguyên tắc xác định:

• Sai phân hữu hạn

• Khối hữu hạn

• Phần tử hữu hạn

1 Sai phân hữu hạn (Finite difference method)

Chẳng hạn, với bài toán động lực chất lỏng, chia thời gian và không gian theo từng bước với khoảng cách ∆t và ∆x

Đạo hàm ∂Q/∂t, ∂Q/∂x có thể được tính xấp xỉ như sau:

t Q Q t

n j

Q n j

n j

Ωj

Ωj

thành các giá trị theo các hàng và cột theo thời gian và không gian (có thể là lưới vuông hoặc lưới cong), mỗi một điểm trong lưới có 2 điểm nằm kề theo hướng của miền

Miền 1, 2 hay 3 chiều được chia thành các ô (tam giác, tứ giác…)

: phần không gian mà ô j chiếm

Phương pháp khối hữu hạn tuân thủ quy tắc bảo toàn khối lượng nhưng có thể

giải quyết được những bài toán có sự thay đổi đột ngột và không liên tục

Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hóa các miền liên tục phức tạp của bài toán Các miền liên tục được chia thành nhiều miền con (phần tử) Các miền này được liên kết với nhau tại các điểm nút Trên miền con này, dạng biến phân tương đương với bài toán được giải xấp xỉ dựa trên các hàm xấp xỉ trên từng phần tử, thoả mãn điều kiện trên biên cùng với sự cân bằng và liên tục giữa các phần tử

Về mặt toán học, phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) được sử dụng để giải gần đúng bài toán phương trình vi phân từng phần và phương trình tích phân, ví dụ như phương trình truyền nhiệt Lời giải gần đúng được đưa ra dựa

trên việc loại bỏ phương trình vi phân một cách hoàn toàn (những vấn đề về trạng thái ổn định), hoặc chuyển PTVPTP sang một phương trình vi phân thường tương đương mà sau đó được giải bằng cách sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn, vân vân

PPPTHH không tìm dạng xấp xỉ của hàm trên toàn miền xác định V của nó mà chỉ trong những miền con Ve (phần tử) thuộc miền xác định của hàm.Trong PPPTHH miền V được chia thành một số hữu hạn các miền con, gọi là phần tử Các miền này liên kết với nhau tại các điểm định trước trên biên của phần tử được gọi là nút Các hàm xấp xỉ này được biểu diễn qua các giá trị của hàm (hoặc giá trị của đạo hàm) tại các điểm nút trên phần tử Các giá trị này được gọi

là các bậc tự do của phần tử và được xem là ẩn số cần tìm của bài toán

từng nút j Trên mỗi một phần tử, chúng ta xác định một hàm nội suy cho phép tính toán các tích phân bắt đầu bằng giá trị tại các nút Mỗi một nút cần một phương trình Như vậy, có thể thấy, dạng lưới của phương pháp này là không có cấu trúc

lời giải của bài toán này

bài toán hình học và những bài toán biên phức tạp với mối quan hệ rời rạc Trong khi đó PPSPHH về căn bản chỉ áp dụng được trong dạng hình chữ nhật với mối quan hệ đơn giản, việc vận dụng kiến thức hình học trong PPPTHH là đơn giản về lý thuyết

hiện được

PPPTHH xấp xỉ Trong cả hai phương pháp xấp xỉ, việc xấp xỉ được tiến hành trên toàn miền, nhưng miền đó không cần liên tục Như một sự lựa

Phần tử

Nút

toán tử vi phân liên tục không sinh ra chiều dài hơn, tuy nhiên việc xấp xỉ này không phải là PPPTHH

hữu hạn trở lên đúng đắn hơn, ví dụ, bởi vì trong PPSPHH đặc điểm của việc xấp xỉ những điểm lưới còn hạn chế

nhưng điều này còn phụ thuộc vào nhiều vấn đề khác và một số trường hợp đã cho kết quả trái ngược

Nói chung, PPPTHH là một phương pháp thích hợp để phân tích các bài toán về kết cấu (giải các bài toán về biến dạng và ứng suất của vật thể dạng khối hoặc động lực học kết cấu), trong khi đó phương pháp tính trong động lực học chất lỏng có khuynh hướng sử dụng PPSPHH hoặc PPKLHH Những bài toán của động lực học chất lỏng thường yêu cầu phải rời rạc hóa bài toán thành một số lượng lớn những “ô vuông” hoặc những điểm lưới (hàng triệu hoặc hơn), vì vậy

mà nó đòi hỏi cách giải phải đơn giản hơn để xấp xỉ các “ô vuông”

Bảng 1 So sánh các phương pháp rời rạc hóa phương trình vi phân

hạn

Khối hữu hạn Phần tử hữu

hạn

Miền liên tục

Miền không liên tục

Địa hình phức tạp, thay đổi đột ngột

Thời gian giải hệ PT ngắn

Với đặc điểm cũng như những ưu, khuyết của từng loại sai phân, thì với hệ phương trình Saint-Venant, MIKE11 đã áp dụng sai phân hữu hạn, bởi hệ thống sông tự nhiên thường không có địa hình thay đổi quá đột ngột

Có hai loại lược đồ sai phân để giải hệ phương trình sai phân (cho cả 3 dạng sai phân hữu hạn, khối hữu hạn và phần tử hữu hạn): Ẩn và Hiện Lược đồ hiện là giá trị của biến tại bước thời gian n+1có thể được tính trực tiếp từ giá trị đã biết tại bước thời gian n Trong lược đồ ẩn, có một mối quan hệ ẩn giữa đạo hàm và biến, việc xác định đạo hàm cần phải dựa vào giá trị của biến ở thời điểm n+1

coi là một chiều trong kênh hở, miền tính toán không có sự thay đổi đột ngột, tuân thủ nguyên lý bảo toàn về khối lượng, vì vậy người ta đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn

Có một số loại lược đồ ẩn hoặc hiện như Phương pháp đường đặc tính (Method

of Characteristics), Lược đồ Preissman, Lược đồ Abbott-Ionescu Lược đồ Abbott-Ionescu có lưới xen kẽ, tức là đạo hàm theo t và x của các biến h và Q không được tính ở cùng một điểm Mike 11 giải hệ phương trình trên bằng phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn (Abbott-Ionescu 6-point), xác định được giá trị lưu lượng, mực nước tại mọi đoạn sông, mọi mặt cắt ngang trong mạng sông và mọi thời điểm trong khoảng thời gian nghiên cứu

Các sai phân trong phương trình liên tục:

t h h t

h n j n j

Q Q x

Q n j n j n j n j

2 2

2

(2)

j j j

x Ao Ao b

∆ +

j Q β Q γ Q δ

+ +

+

1 1

Q ở bước thời gian n+1/2

Các sai phân trong phương trình động lượng:

t Q Q t

+

x A Q x

A Q x

A

Q

n j n

j

2 / 1

1 2 2

/ 1

1 2 2

2 1

α α

h n j n j n j n j

2 2

j n

j Q Q Q Q

Q2 = θ + 1 + ( θ − 1 )

Thay vào phương trình động lượng, thu được:

j n j j n j j n j

j h β h γ h δ

+ +

+

1 1

1 1 2

/ 1 1 1

+ + + +

j Q Q h Q h

v q R A C x t

δ

Phương trình St Venant ở trên được đơn giản hoá cho trường hợp mặt cắt ngang sông là hình chữ nhật Mặt cắt sông tự nhiên thường không phải là hình chữ nhật, vì vậy mô hình Mike 11 chia mặt cắt thành nhiều hình chữ nhật nhỏ theo hướng ngang và giải hệ phương trình trên cho những hình chữ nhật đó và sau đó tổng hợp lại (DHI 2000)

Theo phương pháp này thì mạng sông nghiên cứu được chia thành các đoạn sông đơn bằng các mặt cắt ngang, các đoạn sông được nối tiếp với nhau theo đúng trạng thái tự nhiên, bằng phương pháp trên và quá trình sai phân tuyến tính hoá sẽ thu được hệ phương trình sai phân viết cho toàn mạng sông thông qua mắt lưới sai phân, giải hệ phương trình sai phân sẽ thu được nghiệm cần tìm tại các mắt lưới, cụ thể là tìm được cao trình mực nước tại các vị trí có mặt cắt + 2*dx; Lưu lượng tại các vị trí có mặt cắt + dx và các vị trí công trình như cống, đập trên toàn bộ mạng sông sau mỗi bước thời gian tính toán

trình mực nước Z (m) tại các vị trí đã nêu trên

3.1.2 Điều kiện biên, điều kiện ban đầu

Dòng sông nghiên cứu sẽ bao gồm các đoạn sông kế tiếp nhau Điểm cuối của đoạn sông thứ i sẽ là điểm đầu của đoạn sông thứ i+1 Với mạng sông được chia thành n đoạn thì chế độ thuỷ lực của nó sẽ được mô tả bằng 2n phương trình với 2(n+1) ẩn số do vậy để giải được hệ phương trình này cần biết trước giá trị tại hai biên (Thông thường ở biên trên là đường quá trình lưu lượng (Q = f(t) và biên dưới là đường quá trình mực nước (Z = f(t))

Mặt khác phương pháp tính để tìm nghiệm ở thời điểm t + ∆t thì các biến Q, Z

đã được xác định ở lớp t, do vậy tại thời điểm xuất phát tính toán (t=0) giá trị Q,

Z tại tất cả các vị trí tính toán dọc sông phải được biết Đây được gọi là điều kiện ban đầu của bài toán (Z=f(x,0)); (Q=f(x,0))

Phương trình động lượng Phương trình liên tục

3.1.3 Quan hệ tại điểm nối các đoạn, điểm nhập và phân lưu

Trong một hệ thống sông, kênh thường có các điểm nhập lưu hoặc phân lưu, tại tất cả một điểm nối nào ta đều có:

- Mực nước tại điểm nối là bằng nhau cho các đoạn chảy đến hoặc chảy đi

- Tổng lượng nước đến trừ tổng lượng nước đi trong thời đoạn ∆t sẽ bằng thể tích khối nước được dâng cao thêm (hoặc hạ thấp đi) tại vùng chứa nước kề bên điểm nối

Để giải hệ phương trình sai phân, người ta sử dụng phương pháp quét kép (double sweep algorithm)

3.2 Cơ sở toán học quá trình thủy động lực học hệ thống công trình

Có thể chia thành hai loại:

1 Loại công trình vận hành bởi người sử dụng với mọi điều kiện chảy, gồm cả công trình có quá trình dòng chảy biến đổi theo thời gian Q-t và loại quá trình dòng chảy là một hàm của h và Q, được gọi chung là công trình có kiểm soát

2 Loại công trình được vận hành tự động theo các điều kiện mực nước, được gọi chung là các công trình tự động

3.2.2 Công trình có kiểm soát

a Dòng chảy biến đổi theo thời gian Q-t (bơm, một số loại hồ chứa, một số loại cống)

Quan hệ Q-t sẽ thay thế phương trình động lượng tại điểm Q và chia mô hình thành 2 nhánh: thượng và hạ lưu Lưu lượng sẽ được nội suy tuyến tính trực tiếp

Qa: Lưu lượng tại vị trí a

3.2.2 Công trình tự động

Các công trình đều có điều kiện chung bên trong là:

Q=f(mực nước thượng lưu và hạ lưu của công trình)

Thay phương trình mô men bằng cân bằng năng lượng cục bộ:

HTL - HHL = Htổn thất

g v g

v h g v

2 2

2

2 2

2 2 2 1

Vs là vận tốc trung bình của dòng chảy qua mặt cắt

Trong trường hợp dòng chảy mở rộng đột ngột, tổn thất có thể được mô tả như sau:

g v f

h s

2 )

trường hợp chỉ có một công trình thì lưu lượng tại công trình bằng lưu lượng tại mặt cắt ra, và ta có:

2 2

2

2 = out⎜⎜⎝⎛1− ⎟⎟⎠⎞ = out⎜⎜⎝⎛1− A A s⎟⎟⎠⎞

s

ζ ν

ν ζ

Tương tự như vậy cho dòng co hẹp:

) 1 ( 1 1

s

in

ν ν ζ

ζ = −

trên hệ số tổn thất vào và ra ζin và ζout

out s

in ζ ζ

ζ

Đối với dòng co hẹp(chảy xiết):

; 1

1 1

ζ

ζ vs<v2

Việc lựa chọn hệ số tổn thất phải đặc biệt chú trọng, đặc biệt là ở những nơi có

cả dòng êm và dòng xiết

Chế độ dòng chảy có thể chia thành 3 trường hợp:

Trong đó: µ là hệ số lưu lượng qua đập

h1, h2 là mực nước thượng và hạ lưu đập

Zc: Cao trình đỉnh đập Còn khi ở chảy tự do ở trạng thái chảy phân giới:

Hệ phương trình giải quyết bài toán dòng chảy 1 chiều trong kênh hở, với các giả thiết cơ bản là độ dốc đáy nhỏ, mặt cắt ngang của kênh biến đổi nhỏ theo chiều dọc Trong phương trình động lượng, sóng động lực toàn phần giải quyết được các bài toán cho dòng biến đổi nhanh, dòng triều, nước vật, sóng lũ Lưu vực sông Nhuệ có các điều kiện phù hợp với các giả thiết trong hệ phương trình Saint-Venant

VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ

CƠ SỞ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN, HOÀ TAN, KHUYẾCH TÁN

PHÂN TỬ CÁC CHẤT Ô NHIỄM

Chủ nhiệm chuyên đề : Ks Vũ Phương Nam

Mục Trang

II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1

II.1 Cơ chế biến đổi của các chất ô nhiễm trong môi trường 3

II.2 Phương trình toán học của dòng chảy 4

II.2.1 Tính liên tục 5

III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 10

IV.TÀI LIỆU THAM KHẢO 10

mặn, phong hoá…) nhưng do hoạt động của con người là nguyên nhân phổ biến và quan trọng nhất Các hoạt động của con người trong sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng, xây dựng, du lịch… đưa khối lượng ngày càng lớn chất thải vào nguồn nước sông hồ, đại dương, nước ngầm, không khí gây suy giảm rệt chất lượng môi trường ở hầu hết các quốc gia trên thế giới

Cùng với sự phát triển của máy tính trong những năm gần đây, việc mô hình hoá các quá trình vật lý và hoá học trong nghiên cứu môi trường đã được quan tâm và ứng dụng rộng rãi bởi chi thấp và quá trình xử lý đơn giản, nhanh chóng

Quá trình vận chuyển, hoà tan, khuyếch tán, khuyếch tán phân tử các chất ô nhiễm là một vấn đề rất phức tạp Tuy nhiên trong chuyên đề này sẽ đi sâu tìm hiểu cơ

sở mô phỏng các quá trình hoạt động trên

Có nhiều phương pháp để giải một hệ thống các phương trình toán học Trong đó, phương pháp số hoá đôi khi là một giải pháp tối ưu hoặc trong nhiều trường hợp đó là giải pháp duy nhất Mặc dù, có nhiều bài toán kỹ thuật có tính chất “giáo khoa” trong điều kiện tham số ổn định theo thời gian, d/dt=0, đã được giải thuần tuý bằng toán học theo phương pháp giải tích.Nhưng thực tế, rất nhiều bài toán có các tham số là hàm số của thời gian , d/dt#0 Để giải những bài toán này cần phải sử dụng kỹ thuật số hoá chứ không thể chỉ dùng phương pháp giải tích đơn thuần, đặc biệt, trong các bài toán nghiên cứu về môi trường

Nhận dạng các hiện tượng vật lý Xây dựng mô hình toán học

Số hoá các phương trình Gán điều kiện biên cho mô hình Giải hệ phương trình

Thoả mãn

Hình 1 CÁC BƯỚC CẦN THIẾT ĐỂ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH

HOÁ TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG

II.1 Cơ chế biến đổi của các chất ô nhiễm trong môi trường

Sự biến đổi của các chất ô nhiễm khi nó được thải vào hệ thống sông ngòi tuỳ thuộc vào tỷ trọng, sự phân bố và nồng độ của chất đó Ví dụ : nước cống thải ra một lượng 30mg/l BOD có thể biến đổi được 1mg/l trong vòng 5km xuôi dòng kể từ nguồn thải Nó được pha loãng vào nồng độ BOD có sẵn trong hệ thống sông hồ Việc xác

Đánh giá kết quả, so sánh và dự đoán

sự biến đổi của nó có ý nghĩa rất quan trọng

- Các nguồn thải từ các ống khói của các nhà máy vào khí quyển

- Các chất ô nhiễm được bảo toàn khi được thải vào sông hồ

- Các chất ô nhiễm không được bảo toàn khi được thải vào sông hồ

- Nước thải chưa xử lý khi chảy vào hệ thống xử lý sinh hoá

- Các nguồn gây ô nhiễm tiếng ồn trong môi trường đô thị

- Ô nhiễm công nghiệp vào các mạch nước ngầm

- Nước thải công nghiệp…

Có ba cơ chế vật lý xảy ra trong quá trình vận chuyển chất ô nhiễm trong dòng chảy lỏng :

- Chuyển dời : Đó là sự vận chuyển do dự dịch chuyển của cả khối chất lỏng

đó

- Khuếch tán : Sự dịch chuyển do chuyển động Brow của các phân tử ở phạm

vi nhỏ hoặc do các chuyển động dời của chất lỏng ( ở tất cả các phạm vi)

- Đối lưu : Là các chuyển dịch do Gradient nhiệt độ theo chiều thẳng đứng Trong hệ thống sông ngòi, chuyển dời thường là cơ chế dịch chuyển nổi trội hơn Cùng với quá trình phân tán, chúng là những cơ chế lan toả chính trong sông ngòi Quá trình vận chuyển nhờ đối lưu thường có ảnh hưởng lớn trong môi trường hồ ao hoặc biển, nơi thường có sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tầng nước Trong môi trường nước từ đọng, thì quá trình khuyếch tán là quá trình vận chuyển khi có sự chênh lệch nồng độ các chất ô nhiễm Ngoài 3 quá trình vật lý trên, ta còn có một số quá trình khác, về mặt bản chất là không tham gia vào sự dịch chuyển nhưng chúng có vai trò nhất định trong việc lan toả chất ô nhiễm

Khí quyển Đối lưu, khuyếch tán, ôxy hoá quang hoá

Nước mặt Đối lưu, khuyếch tán, chuyển dời, bay hơi, phân huỷ sinh học, lắng đọng

Nước ngầm Chuyển dời, khuyếch tán, hấp phụ, hấp thụ, phân huỷ sinh học

Hình 2 CƠ CHẾ LAN TOẢ Ô NHIỄM CỦA KHÍ QUYÊN, NƯỚC MẶT

VÀ NƯỚC NGẦM

II.2 Phương trình toán học của dòng chảy

Khi nghiên cứu sự dịch chuyển, vận chuyển, khuyếch tán , hoà tan của các chất ô nhiễm trong môi trường nước, trong không khí, hoặc trong đất, ta thường bắt đầu từ một số phương trình nền tảng của thuỷ động lực học dòng chảy Đó là :

• Khuyếch tán, đối lưu

Sau đây sẽ đi cụ thể như sau :

II.2.1 Tính liên tục

Tính liên tục hay phương trình bảo toàn khối lượng được trình bày như hình vẽ sau :

dx uA x

uA ( )

∂

∂ + ρ

Khối lượng đi vào qua các đường biên thượng nguồn là : ρuA

Trong đó : ρ : Tỷ trọng của nước, ( kg/m3)

u : Tốc độ theo hướng x (m/s)

A : Diện tích tiết diện, (m2)

Khối lượng đi vào qua các đường biên hạ nguồn là :

dx uA x

∂

∂ + ρ

ρ là biến thiên của lượng xả trên đoạn dx

Khối lượng dòng chảy nhánh vào sông là ρqsdx

Trong đó qs là dòng chảy nhánh, (m3/ms)

Tốc độ thay đổi khối lượng trong thể tích trên là dx

t A

Dòng ra

Hướng dòng chảy

ρuA pqsdx

dx

h{h=f(x,t)} thì :

( )

0 ) − =

∂

∂ +

∂

∂

s

q x uh W t h W

∂

∂ +

∂

∂

W q x u h x h u t

Khi không có dòng chảy nhánh và dòng chảy theo một chiều, có nghĩa là chỉ có một tốc độ chảy chung u, theo chiều x, ta có :

0 ) ( =

∂

∂ +

∂

∂

x uh t

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂

y vh x

uh t

h

(2)

Đối với dòng chảy ba chiều có tốc độ trung bình u theo chiều x và v theo chiều y,

và tốc độ w theo chiều thứ ba, phương trình có dạng :

0 ) ( ) ( )

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂

z wh y

vh x

uh t

h

(3)

ở đây :u,v,w là tốc độ trung bình theo cả ba hướng x,y,z

Đối với trạng thái dừng : → 0

Xem xét một thể tích không đổi trên hình dưới đây, lực tác động vào khối chất lỏng theo chiều ∆x nêu trên hình giữa các mặt cắt 1 và 2 là :

Lực trọng trường : F g = ρgA∆xS o

Lực ma sát : F f = ρgA∆xS o

Động lực là gồm các lực trọng trường và trở lực của ma sát thềm sông

Trong đó:

∆x: Chiều dài sông của khối lòng (m)

A: Diện tích trung bình của mặt cắt (m3)

St: Độ nghiêng của đường năng lượng, (m/m) Đường năng lượng là đường nối đỉnh của nước ở mỗi mặt cắt

So: Độ nghiêng thềm (m/m)

y: Chiều cao lớn nhất của lực thuỷ tĩnh (m)

Đường năng lượng, độ nghiêng mặt nước và độ nghiêng thềm đôi khi được đơn giản hóa và giả thiết là như nhau Phương trình mômen do đó có dạng:

1 2

( )

dt d

g + − −

=

(5.12)

1

( 2

1 )

x g xS

gA v

dt d

∂

∂ +

∆

)

(2

1)(

x g S

S x gA x

u u t u x

∂

∂+

x u u t u

o −

=

∂

∂+

∂

∂

(4)

Như đã nêu ở trên St là độ nghiêng của đường năng lượng Nếu không có sự giảm

ma sát bất hay bất kỳ một hao hụt nào khác St → 0 Tuy nhiên, có nhiều hao hụt diễn

ra, ví dụ như lực ma sát của thềm sông Phương trình 4 áp dụng cho sự chuyển động

theo một chiều Đối với dòng chảy tĩnh =0

∂

∂

t , phương trình trên cũng có thể mở rộng cho trường hợp dòng chảy hai chiều hay ba chiều khác nhau

Hình 2 CÂN BẰNG LỰC TRÊN MỘT KHỐI CHẤT LỎNG

II.2.3 Khuyếch tán

- Phương trình chuyển tải : Phương trình cơ bản được giải trong mô hình là

phương trình chuyển tải, khuyếch tán một chiều, được giải trong một không gian và

thời gian đối với từng tham số chất lượng nước

Phương trình này có xét tới ảnh hưởng của đối lưu, phân tán, pha loãng, phản

ứng của các thành phần, tác động qua lại, các nguồn và láng chìm đáy

Với bất kỳ một thành phần nào có nồng độ C, phương trình này có thể được viết

trong đó:

M: Khối lượng (M) X: Khoảng cách (L) t: Thời gian (T) C: Nồng độ (ML-3)

Ax: Diện tích mặt cắt ngang (L2)

DL: hệ số khuếch tán (L2T-1)

u: Vận tốc trung bình (LT-1) S: Nguồn ngoài hay lắng chìm đáy (MT-1)

- Các đặc tính thủy lực :

Giả thiết rằng chế độ thủy lực nguồn là ổn định, tức ( )

i

t Q

A =

Và d = αQβ

trong đó a, b, α, β là các hằng số thực nghiệm, và d là độ sâu của sông Các hằng

số này thường có thể xác định từ các đường cong đồ thị phân loại giai đoạn

- Các mặt cắt ngang của sông theo dạng hình thang:

Bằng cách lựa chọn, nếu đặc điểm mặt cắt ngang của đoạn sông có chiều sâu làm việc d, u có thể được chấp nhận giống như dòng chảy hoạt động bằng phương pháp trắc nghiệm và phương pháp sai số trong phương trình Manning

2 / 1 3 / 2

486 1

Se R A n

Q: Lưu lượng dòng chảy, m /s Giá trị u được xác định bằng phương trình

- Sự khếch tán theo chiều dài:

Sự khếch tán theo chiều dài trong kênh, mương được thể hiện bằng phương trình:

DL = 3.82knud516 trong đó:

DL: Hệ số khuyếch tán theo chiều dài, m2/sec K: hằng số khuyếch tán (không có kích thước) N: Hệ số nhám Manning (không có kích thước) u: Vận tốc m/s

d: Chiều sâu,m

- Các phương trình sử dụng trong mô hình:

Hệ các phương trình được sử dụng trong mô hình bao gồm các phương trình mô

tả sự truyền nhiệt, mô tả các ảnh hưởng về khuyếch tán rối, các phản ứng và các tác động tương tác của các chất:

Nhiệt độ:

d c H x Ax T U Ax x

Ax x T D Ax

t

.

(

) (

d A S x

Ax C U Ax x

Ax x C D Ax

t C

.

) (

)

Ax S x

Ax A U Ax x

Ax

x A D Ax t

) (

.

) (

)

(

1

σ ρ

µ − − +

.

) (

)

(

3 1 1 1 1 1

1

Ax N A dx

Ax SN x

Ax A U Ax x

Ax x N D Ax

.

) (

)

(

2 2 1 1 2 2

2 2

N N

dx Ax SN x

Ax N U Ax x

Ax x N D Ax

t

β

β − +

Orthophosphate hoà tan (P)

) )

( (

) (

)

(

2 2

x L

A A dx

Ax SP x

Ax P U Ax x

Ax x P D Ax

Ax L U Ax x

Ax x L D Ax

t

) (

.

) (

)

(

3

2 +

− +

) (

)

(

2 2 6 1 1 5 4 2

2 3

* 2 1

N N

A K L

K

A K

dx Ax S dx Ax S x

Ax U Ax x

Ax x D Ax

t

x L

β α β

α

ρ α α θ θ θ

θ θ

θ θ

− +

+ +

Ax F U Ax x

Ax x F D Ax

t

5

.

) (

)

Ax R U Ax x

Ax x R D Ax

t

6

.

) (

)

II KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Để mô phỏng quá trình vận chuyển, hoà tan, khuyếch tán phân tử các chất ô nhiễm cần phải thực hiện qua các bước cơ bản như :

- Lựa chọn mô hình toán một cách thích hợp và lựa chọn các tham số của mô hình đó cho đối tượng nghiên cứu ( trong đó tham số thường được chọn lựa

từ những kiến thức thực tế về vấn đề đang nghiên cứu)

- Chuyển đổi ngược thông tin từ máy tính trở thành các kiến thức mới cho người nghiên cứu Quá trình này được gọi là quá trình xử lý số liệu

Khi kết hợp hai bước trên lại với nhau bằng việc so sánh số liệu đầu vào của mô hình với các số liệu kiểm chứng ta sẽ có một bộ tham số của mô hình Kết quả là số liệu đưa ra của mô hình sẽ có độ chính xác cao hơn nhiều so với một mô hình thuần tuý toán học

III TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Các phương pháp và thiết bị quan trắc môi trường nước, Phạm Quốc Hùng, Viện khoa học và phát triển công nghệ cao, Hà nội 2006

2 Giáo trình Quản lý chất lượng môi trường, PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng, Hà nội 2006

VIỆN QUY HOẠCH THUỶ LỢI

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ

CƠ SỞ MÔ PHỎNG Ô NHIỄM QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI CHẤT

Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ HIỆN TƯỢNG

PHÚ DƯỠNG

ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ

Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để

phát triển bền vững lưu vực sông Hồng

Chuyên đề 6: Cơ sở mô phỏng ô nhiễm quá trình biến đổi chất

ô nhiễm trong môi trường nước và hiện tượng phú dưỡng

CƠ QUAN CHỦ TRÌ

THỰC HIỆN

Chủ nhiệm đề tài: TS Tô Trung Nghĩa

Người viết báo cáo chuyên đề: Th.S Trịnh Xuân Hoàng

Hà Nội 2006

tượng phú dưỡng

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG

Sức ép của việc phát triển kinh tế không đi đôi với việc bảo vệ môi trường đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm đang ngày càng gia tăng Ở Việt Nam hiện nay tình hình ô nhiễm trên các con sông ngày càng trầm trọng Theo đánh giá của Bộ Tài Nguyên và Môi trường, ô nhiễm xảy ra trầm trọng nhất đối với 3 con sông Cầu, Nhuệ và sông Đồng Nai Chính vì vậy, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi đã tiến hành đề tài nghiên cứu ”Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông Hồng” trong đó có nghiên cứu đánh giá diễn biến chất lượng nước bằng mô hình ECOLAB nhằm phục vụ cho việc giảm thiểu và phát triển bền vững trên lưu vực sông Hồng Trong báo cáo chuyên đề này sẽ xây dựng cơ sở mô phỏng quá trình biến đổi chất ô nhiễm trong sông và hiện tượng phú dưỡng Mục tiêu của báo cáo nhằm đưa ra các phương trình cân bằng cho các chỉ tiêu chất lượng nước phù hợp với mô hình ECOLAB và có khả năng thực hiện được trong điều kiện thực tế

PHẦN II PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU

Phương pháp nghiên cứu đối với báo cáo chuyên đề chủ yếu là thu thập các tài liệu, mô hình trên thế giới cũng như các nghiên cứu về chất lượng nước trên thế giới cũng như trong nước Biên tập, xử lý xây dựng các phương trình thích hợp với các chỉ tiêu chất lượng nước được đề cập trong tính toán

PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Việc nghiên cứu mô phỏng diễn biến nguồn nước đã được nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới Đối với Việt Nam, nghiên cứu về mô hình diễn biến chất lượng nước cũng mới được nghiên cứu trong khoảng thời gian khoảng hơn một thập kỳ trở lại đây

Các nghiên cứu của Việt Nam chủ yếu mới dừng lại ở mức độ ứng dụng các mô hình đã được nghiên cứu trên thế giới như QUALL2, QUAL2E, WASP4, SWMM, MIKE11-WQ… Các

mô hình chủ yếu chỉ giới hạn dưới dạng mô hình cho sẵn các chỉ tiêu và người sử dụng sẽ tính toán các chỉ tiêu theo như phương trình cho sẵn của mô hình (Tham khảo bảng I) Hiện nay Viện Thuỷ lực Đan Mạch đã phát triển mô hình ECOLAB

ECOLAB là mô hình số phục vụ cho mô hình sinh thái (Ecological Modelling) Đây là một mô hình cho phép tính toán về các chỉ tiêu chất lượng nước cũng như hiện tượng phú dưỡng ECOLAB là một hệ thống mô hình mở cho phép người sử dụng được cạn thiệp, lập trình bằng các phương trình do người sử dụng lựa chọn để đạt được mục tiêu người sử dụng đề ra, có thể tóm tắt lại, ECOLAB là một phần mềm mở đối với người sử dụng

PAHs

X