đánh giá tổng quan ngành nước việt nam

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k  Nưc t nhiên đưc coi l ngun ti nguyên vô gi đi vi con ngưi. Việt Nam đưc thiên nhiên ưu đãi về điều kiện t nhiên, ti nguyên phong phú, đặc biệt l ti nguyên nưc vi hệ thng sông ngòi chằng chịt. Kinh tế pht triển, qu trình công nghiệp hóa hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ, kéo theo việc cc lng nghề mọc lên t pht, khiến cho lưng chất ô nhiễm thải ra môi trưng tăng lên nhanh chóng, trong đó môi trưng nưc sông bị ảnh hưởng nặng nề. Việc ngăn chặn mức độ gia tăng ô nhiễm ở cc lưu vc sông v trả lại s trong lnh của cc dòng sông l một nhiệm vụ cấp bch hiện nay. "Ti nguyên nưc cần đưc quản lý tt hơn nữa để trnh rơi vo tình trạng suy thoi ngun nưc"(Des Cleary- Trưởng nhóm D n “Đnh gi tổng quan ngnh nưc Việt Nam", 29-10-2008). Mun vậy, yêu cầu đầu tiên l chất lưng môi trưng nưc cần đưc quản lý chặt chẽ v ton diện. Tuy nhiên công tc ny ở nưc ta hiện nay còn rất yếu. Sử dụng cc phần mềm mô phỏng chất lưng nưc, tính ton s lan truyền khuyếch tn chất ô nhiễm trong nưc nhằm xc định khả năng chịu tải chất ô nhiễm của ngun nưc, l cch quản lý chất lưng nưc sông hiệu quả, có độ chính xc phù hp v tiết kiệm thi gian, đưc ứng dụng rất nhiều trên thế gii, vì vậy, l công việc hết sức cấp thiết nhằm thc hiện việc quản lý chất lưng nưc sông thc tế hơn. Ở Việt Nam, cc phần mềm mô hình hóa cc thông s chất lưng nưc mặt đã đưc sử dụng kh nhiều nhưng cc kết quả còn chưa đạt độ chính xc cao do thiếu dữ liệu, do dữ liệu không đng bộ v một phần quan trọng do ngưi sử dụng chưa hiểu rõ bản chất mô hình. http://tailieuhay.com Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k Phần mềm mô hình hóa chất lưng môi trưng nưc Qual2K l một công cụ đưc sử dụng rộng rãi trên thế gii, phục vụ nghiên cứu ảnh hưởng của những chất ô nhiễm thông thưng đến chất lưng nưc sông, tuy nhiên cc nghiên cứu của Việt Nam về phần mềm ny còn rất ít, vì vậy, nó đưc chọn lm đi tưng của nghiên cứu. Đi tưng sử dụng phần mềm ở đây l cc nhnh của lưu vc sông Cầu, một lưu vc sông ln, quan trọng của vùng đng bằng Bắc Bộ, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng v phong phú về ti nguyên cũng như về lịch sử pht triển KT - XH của cc tỉnh nằm trên lưu vc. Chất lưng môi trưng nưc của cc con sông thuộc lưu vc đang bị suy giảm nhanh chóng do tc động của cc hoạt động pht triển kinh tế, do cc khu công nghiệp, khu đô thị, lng nghề, cc cơ sở sản xuất mọc lên rất nhanh thiếu s quản lý chặt chẽ đi vi cc vấn đề môi trưng. Trong khi đó hng triệu ngưi sng trong lưu vc sử dụng nưc sông Cầu phục vụ cho cc nhu cầu khc nhau của cuộc sng. Vì vậy, đòi hỏi chất lưng công tc quản lý tt hơn, ton diện hơn trở nên vô cùng cấp thiết. http://tailieuhay.com Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k  1.1. Giới thiệu phần mềm Qual2k Trên thế gii, việc sử dụng cc phần mềm mô hình hóa cc thông s của nưc sông đã diễn ra kh lâu v đã có kh nhiều mô hình chất lưng nưc đưc sử dụng như: • Mô hình Streeter-Phelps: Thiết lập năm 1925 mô tả tương quan giữa BOD v DO.Mô hình ny cho phép tính diễn biến độ thiếu hụt oxy theo thi gian. • Phần mềm Duflow: da trên cơ sở hệ phương trình Saint- Venant cho dòng chảy không ổn đinh một chiều trên sông. • Mô hình chất lưng nưc MIKE 11:l phần mềm mô phỏng dòng chảy,chất lưng nưc v vận chuyển bùn ct ở cửa sông ,hệ thng kênh mương do Viện Thủy lc Đan Mạch xây dng • Mô hình MIKE 11 có thể giải quyết cc bi ton sau: -Mức vưt lũ trong trưng hp có lũ v vị trí xảy ra lũ -Cc biện php kiểm sot lũ -Tính ton thi gian chất ô nhiễm sẽ tc động lên môi trưng nưc có s thay đổi tải lưng chất ô nhiễm http://tailieuhay.com Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k -Xc định vị trí lắng động trầm tích v những biến đổi hinh thi học lòng sông. -Xc định vị trí trên sông có hm lưng chất ô nhiêm cao nhất sau khi tiếp nhận ngun thải. • Phần mềm Qual2E: đưc xây dng trên cơ sở phương trình vi phân bậc nhất do Steeter-Phelps lập ra.Qual2E mô phỏng dòng chảy 1 chiều trong hệ thng kệnh sông .Mạng sông đưc chia thnh nhiều nhnh v mỗi nhnh chứa nhiều phần từ tính ton. QUAL2K (Q2K) l mô hình chất lưng nưc sông do Steve Chapra, Greg Pelletier v Hua Tao xây dng trên cơ sở phần mềm Qual2E của Cục bảo vệ môi trưng Mỹ (EPA) Mô hình đang đưc sử dụng rộng rãi tại Mỹ v nhiều nưc trên thế gii phục vụ nghiên cứu ảnh hưởng của những chất ô nhiễm thông thưng đến chất lưng nưc sông( ví dụ: mô hình hóa chất lưng nưc sông San Juan, bang Utah, Mỹ ) Tại Việt Nam, đã có một s d n sử dụng mô hình Q2K trong quản lý chất lưng nưc sông, như: tại tỉnh Bình Dương năm 2008 có d n "Điều tra, đnh gi hiện trạng môi trưng v đề xuất cc giải php tổng hp quản lý chất lưng nưc lưu vc sông Thị Tính", do Viện kỹ thuật nhiệt đi v bảo vệ môi trưng thc hiện: Kết quả thc hiện đề ti: - Điều tra, đnh gi hiện trạng chất lưng môi trưng nưc mặt, nưc ngầm v đất lưu vc sông Thị Tính. - Đặc trưng cc ngun thải http://tailieuhay.com Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k - Xây dng cơ sở dữ liệu cc ngun thải thuộc lưu vc sông Thị Tính trên nền bản đ s của tỉnh Bình Dương. - Xây dng mô hình chất lưng nưc cho sông Thị Tính xây dng trên nền mô hình Q2K Q2K l mô hình 1 chiều đơn giản mô phỏng cc qu trình vận chuyển v xo trộn cơ bản trong sông. Mô hình rất thích hp để mô phỏng cc điều kiện thủy văn v chất lưng nưc của sông sui nhỏ.Mô hình ny đưc sử dụng rộng rãi để d đon hm lưng tải trọng của cc chất thải cho phép thải vo sông. Mô hình cho phép mô phỏng 15 thnh phần thông s chất lưng nưc sông bao gm nhiệt độ, BOD 5 ,DO, tảo dưi dạng chlorophyl, nitơ hữu cơ (N org ), nitrit ( N-NO 2 ), nitrat (N-NO 3 - ), pht pho hữu cơ (P org ), pht pho ho tan, coliform v 3 thông s khc ít biến đổi trong nưc. Một s cải tiến mi quan trọng của mô hình Q2K so vi mô hình QUAL2E l: • Qual2K có khả năng chia sông nghiên cứu thnh cc đoạn sông vi khoảng cch không bằng nhau; • Qual2K sử dụng 2 dạng của Cacbon BOD để mô phỏng cacbon hữu cơ: dạng oxi hóa chậm (slow CBOD) v dạng ô xi hóa nhanh (fast CBOD); • Qual2k xét đến tương tc giữa bùn ct v nưc; • Qual2K có thể mô phỏng tảo đy; http://tailieuhay.com Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k • Qual2K tính ton s suy giảm nh sng như l một hm của tảo, đất đ vụn v chất rắn vô cơ; Q2K đưc xây dng da trên ngôn ngữ lập trình fortran v ứng dụng Vba tích hp trên Microsoft Excel. Q2K sử dụng sơ đ sai phân hữu hạn (backward difference method) để giải phương trình vận chuyển khi lưng truyền tải – phân tn. Mô hình cho phép mô phỏng ti 36 thnh phần chất lưng nưc. 1.2. Cơ sở lý thuyết Cơ sở của phương php l hệ phương trình thủy lc, ổn định một chiều. Hệ phương trình thủy lc Saint – Venant một chiều từ hệ phương trình tính đưc cân bằng thủy lc. Hệ phương trình pht tn ( . ) ( . )               σ σ → + = + Từ đó ta tìm đưc phương trình cơ bản của mô hình: ( . ) ( . )                 σ σ σ σ σ σ σ σ + = + 1.2.1. Trong mô hình, hệ thng sông đưc phân chia thnh cc đoạn sông có cùng những đặc trưng thuỷ lc như: độ dc, độ rộng đy v.v. Cc đoạn sông đưc đnh s theo thứ t tăng dần bắt đầu từ đầu ngun của sông chính. Cc điểm ngun v điểm rút nưc có thể ở bất kỳ vị trí no trên sông( Hình 1.1) http://tailieuhay.com Biên thượng lưu Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k Hình 1.1: Cách phân đoạn của Q2K cho sông đơn Đi vi sông có cc nhnh nhập lưu, cc đoạn sông đưc đnh s như trong hình (1.2) http://tailieuhay.com 1 2 3 4 5 6 8 7 Rút nước phi điểm Nguồn điểm Nguồn điểm Điểm rút nước Điểm rút nước Nguồn điểm Nguồn phi điểm 19 18 17 16 19 18 17 16 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 20 28 27 26 21 29 20 28 27 26 21 29 12 15 14 13 12 15 14 13 8 7 6 8 7 6 9 11 10 9 11 10 24 23 22 25 HW#1 HW#2 HW#3 HW#4 Sông chính T r i b 1 T r i b 2 T r i b 3 Biên hạ lưu Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k Hình 1.2: Cách phân đoạn của Q2K cho sông có nhánh Mỗi đoạn sông lại đưc phân chia thnh cc phần tử tính ton có độ di bằng nhau (Hình 1.3). Tất cả cc đoạn sông phải bao gm s phần tử tính ton phải l một s nguyên. Có 7 loại khc nhau của phần tử tính ton. 1. Phần tử đầu ngun 2. phần tử chuẩn 3. phần tử ngưc dòng từ một chỗ ni 4. phần tử ni 5. phần tử cui trong hệ thng 6. phần tử vo 7. phần tử ra. Tính chất thủy lc, hằng s tc độ phản ứng, điều kiện ban đầu v dữ liệu để tính ton cc phần tử cũng ging như trong một đoạn sông. Hình 1.3: Chia đoạn sông thành các phần tử. 1.2.2. ! http://tailieuhay.com n = 4 n = 4  ! "# Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k Phương trình cân bằng dòng chảy cho mỗi đoạn sông trong mô hình:  """" ,,1 −+= − [1] Trong đó "  l lưng chảy ra từ đoạn i vo đoạn i + 1 [m 3 /d], " #1 l lưng chảy vo từ đoạn i – 1 [m 3 /d]," ,i l tổng lưng chảy vo đoạn i từ ngun điểm v ngun phi điểm [m 3 /d], v " , l tổng lưng chảy ra từ phần tử đó đến điểm rút nưc [m 3 /d]. Vì vậy, lưng chảy ra từ đoạn i chỉ l s chênh lệch giữa lưng vo v ngun nưc tăng thêm trừ đi lưng chảy ra mất mt. i i $i −  Q i− Q i Q in%i Q out%i Hình 1.4. Cân bằng dòng chảy Tổng lưng chảy vo từ ngun tính ton như sau. ∑∑ == +=       """ 1 ,, 1 ,,, [2] Trong đó " ,,  l lưng chảy vo từ điểm ngun thứ j vo đoạn i,  tổng s điểm ngun của đoạn i, " ,, l lưng chảy vo từ ngun phi điểm chảy ti phần tử i, v npsi l tổng s ngun phi điểm chảy vo phần tử i. Tổng lưng chảy ra do điểm rút nưc đưc tính ton như sau: http://tailieuhay.com Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k ∑∑ == +=       """ 1 ,, 1 ,,ut, [3] Trong đó " ,,  l lưng chảy ra ở điểm chảy ra thứ j của đoạn i, pai tổng s điểm rút nưc của i, " ,, l lưng chảy ra ở cc rút nưc phi điểm thứ j từ phần tử i, v npai tổng s cc chỗ rút nưc phi điểm từ phần tử i. Cc ngun phi điểm v rút nưc phi điểm sẽ đưc mô hình như ngun đưng. Nhìn hình 10, cc ngun phi điểm hoặc rút nưc phi điểm đưc phân ranh gii bởi điểm bắt đầu v điểm kết thúc di đến hng kilomet. Q npt &' &' &(' start end    Hình 1.5 Sự phân phối dòng chảy của nguồn phi điểm vào đoạn sông 1.2.3.$%&'() Cc đặc tính thủy lc của mỗi phần tử sẽ đưc tính ton theo 1 trong 3 cch sau : phương trình có đập, đưng cong tỉ lệ, v phương trình Manning. Tuỳ theo điều kiện của hệ thng sông m la chọn phương php tính ton. Trong đ n ny tc giả chọn tính theo phương trình Manning Phương trình Manning http://tailieuhay.com [...]... một số biến số : * Tổng cacbon hữu cơ (mgC/L): TOC = cs + c f roc + rca a p + rcd mo * Tổng Nitrogen (µgN/L): TN = n o + n a + n n + rna a p * Tổng Phosphorus (µgP/L): TP = p o + pi + r pa a p * Tổng Kjeldahl Nitrogen (µgN/L): TKN = no + n a + rna a p * Tổng chất rắn lơ lửng TSS = rda a p + mo + mi * Carbon BOD, (mgO2/L): CBODu = c s + c f + roc rca a p + roc rcd mo 1.2.11 Mối quan hệ giữa các biến... vị trí thực tế của mặt trời trong bầu trời [minutes], localTime là thời gian địa phương [thời gian chuẩn của địa phương], Llm kinh độ của địa phương, timezone đới thời gian của địa phương liên quan đến giờ chuẩn căn cứ theo kinh tuyến (GMT) Ví dụ như -8h ở đới Thái Bình Dương là giờ chuẩn, thời gian địa phương ở các đới được chọn trên QUAL2K Worksheet Giá trị eqtime tượng trưng cho... http://tailieuhay.com Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mô hình Quak2k Reflectivity Reflectivity được tính toán như sau: Rs = Aα d B Trong đó A và B là hai hệ số liên quan đến bao phủ mây ( bảng 3) Cloudin Clear Scattered Broken Overcast CL Coeffici 0 0.1-0.5 0.5-0.9 1.0 ess A B A B A B A B 1.1 −0 2.20 −0.9 0.95 −0 0.35 −0.4 ents 8 77 7 75 Table 1 Coefficients used... curves for determining the value of the Aa constant in Brunt’s equation for atmospheric longwave radiation (Koberg, 1964) The lines are the functional representation used in Q2K * Bức xạ sóng dài trong nước Sự phản xạ từ bề mặt nước miêu tả bởi quy luật Stefan-Boltzmann J br = εσ ( T + 273) 4 ε độ phát xạ của nước (=0.97), T là nhiệt độ của nước [0C] * Độ dẫn và sự đối lưu Độ dẫn là sự vận chuyển... µgN/L Nồng độ hợp chất Nitơ nn µgN/L Nồng độ photpho hữu cơ po µgP/L Nồng độ photpho vô cơ pi µgP/L Thực vật đơn bào ap µgA/L Vật chất lơ lửng mo mgD/L Mầm bệnh X cfu/100 mL Kiềm Alk mgCaC O3/L Tổng hàm lượng Cacbon vô cơ cT mole/L Tảo nội sinh ab mgA/m2 Nito tảo INb mgN/m2 Photpho tảo IPb mgP/m2 Với tất cả các biến trên (trừ các biến tảo) đều tuân theo phương trình cân bằng nồng độ Tất... trình động học và chuyển tải của các biến trong mô hình 1.2.9 Các phản ứng hóa sinh Các phương trình hoá học dưới đây diễn tả các phản ứng hoá sinh trong mô hình (Stumm và Morgan, 1996) *Phản ứng quang hợp: + Với Ammonium là chất nền: P → 106CO 2 + 16 NH + + HPO 2 − + 106H 2O  C106 H 263O110 N16 P1 + 106O 2 + 14H + 4 4 ←R  + Với Nitrate là chất nền: http://tailieuhay.com e Website: http://www.docs.vn... không khí và nước [cal/(cm2 d)], Js,i trao đổi nhiệt giữa nước và trầm tích [cal/cm2d)] Trao đổi nhiệt với Khí quyển Lượng nhiệt ra Dòng vào Dòng ra i Phân tán Phân tán Trao đổi nhiệt giữa bùn cát và nước Bùn cát Hình : Cân bằng nhiệt của đoạn i Hệ số lan truyền có thể tính toán như sau: Ei' = Ei Ac ,i ( ∆xi + ∆xi +1 ) / 2 Chú ý hai loại điều kiện biên được sử dụng đến điểm cuối cùng của dòng chảy... 0918.775.368 với ν on Mô hình Quak2k là tốc độ lắng của nitơ hữu cơ [m/d] 4 Nitơ Amoni (na) Nitơ Amoni tăng lên do quá trình thủy phân nitơ hữu cơ Nó bị mất đi do quá trình nitrat hoá hay quá trình quang hợp S na = DONHydr + rna PhytoResp − Nitrif + BotAlgExN − rna Pap PhytoPhoto − Pab BotAlgUpN Tỷ lệ khử nitơ được tính theo công thức sau: Nitrif = Foxna k n (T ) na Trong đó, kn(T) là tỷ lệ khử... độ(/ngày); Foxna là hệ số suy giảm do lượng oxy thấp (phi thứ nguyên) 5 Nitơ nitrat (nn) Nitơ nitrat tăng lên là do quá trình nitrat hoá của Amoni Nó bị mất do quá trình khử nitơ hay quá trình quang hợp S ni = Nitrif − Denitr − rna (1 − Pap ) PhytoPhoto − (1 − Pab ) BotAlgUptakeN Tỷ lệ khử nitơ được tính: Denitr = (1 − Foxdn )k dn (T ) n n Trong đó, kdn(T) là tỷ lệ khử nitơ của nitơ nitrat... được xác định như sau: OPSettl = vop H po Với ν op là tốc độ lắng của photpho hữu cơ [m/ngày] 7 Photpho vô cơ (pi) Photpho vô cơ tăng lên là do sự thủy phân photpho hữu cơ, nó mất đi do quá trình quang hợp S pi = DOPHydr + rpa PhytoResp + BotAlgExP − rpa PhytoPhoto − BotAlgUpP − IPSettl Trong đó IPSettl = vip H pi Với ν ip là tốc độ lắng của photpho vô cơ 8 Chất rắn vô cơ lơ lửng (mi) Chất . vo tình trạng suy thoi ngun nưc"(Des Cleary- Trưởng nhóm D n “Đnh gi tổng quan ngnh nưc Việt Nam& quot;, 29-10-2008). Mun vậy, yêu cầu đầu tiên l chất lưng môi trưng nưc cần. cứu của Việt Nam về phần mềm ny còn rất ít, vì vậy, nó đưc chọn lm đi tưng của nghiên cứu. Đi tưng sử dụng phần mềm ở đây l cc nhnh của lưu vc sông Cầu, một lưu vc sông ln, quan trọng. s như trong hình (1.2) http://tailieuhay.com 1 2 3 4 5 6 8 7 Rút nước phi điểm Nguồn điểm Nguồn điểm Điểm rút nước Điểm rút nước Nguồn điểm Nguồn phi điểm 19 18 17 16 19 18 17 16 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 20 28 27 26 21 29 20 28 27 26 21 29 12 15 14 13 12 15 14 13 8 7 6 8 7 6 9 11 10 9 11 10 24 23 22 25 HW#1 HW#2 HW#3 HW#4 Sông