Thiết lập mô hình tính vùng biển Tây Nam: Trình bày quá trình thiết lập mô hình, hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình tính mực nước, dòng chảy và nồng độ chlorophyll-a.. 1.3 Chế độ thủy văn C
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẶNG SONG HÀ
MÔ PHỎNG PHÂN BỐ NỒNG ĐỘ CHLOROPHYLL-A
VÙNG BIỂN TÂY NAM VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội – 2011
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẶNG SONG HÀ
MÔ PHỎNG PHÂN BỐ NỒNG ĐỘ CHLOROPHYLL-A
VÙNG BIỂN TÂY NAM VIỆT NAM
Trang 3MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH iv
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC BẢNG vi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU 3
1.1 Vị trí địa lý 3
1.2 Chế độ khí tượng 5
1.3 Chế độ thủy văn [9] 6
1.4 Các đặc trưng động lực biển 7
1.5 Hiện trạng môi trường biển 8
CHƯƠNG 2 THU THẬP SỐ LIỆU 9
2.1 Nhiệt độ 9
2.2 Gió 11
2.3 Chlorophyll-a 12
2.4 Dữ liệu về độ sâu miền tính 13
2.5 Dữ liệu về động lực biển 13
CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH MIKE ECO LAB 18
3.1 Giới thiệu chung về mô hình 18
3.2 Hệ phương trình 19
3.3 Các thành phần của mô hình ECO Lab 20
3.4 Một số hàm được xây dựng sẵn trong MIKE ECO Lab 21
CHƯƠNG 4 THIẾT LẬP MÔ HÌNH TÍNH VÙNG BIỂN TÂY NAM 24
4.1 Mô đun thủy động lực 24
4.2 Mô đun ECO Lab 30
CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ NỒNG ĐỘ CHLOROPHYLL-A 41
5.1 Kết quả tính nồng độ chlorophyll-a 41
5.2 Một số nhận xét 54
KẾT LUẬN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
PHỤ LỤC 61
Trang 4DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Phạm vi vùng nghiên cứu 4
Hình 2.1 Biểu đồ nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm trạm Rạch Giá 10
Hình 2.2 Biểu đồ nhiệt độ trung bình các tháng từ kết quả đề tài KC.09.02 và dữ liệu vệ tinh MODIS 11
Hình 2.3 Nồng độ chlorophyll-a trung bình các tháng trong năm 2009 12
Hình 2.4 Độ sâu miền tính 13
Hình 2.5 Vị trí các điểm có hằng số điều hòa thủy triều 4 sóng chính 14
Hình 2.6 Vị trí các điểm có hằng số điều hòa thủy triều 8 sóng triều 16
Hình 3.1 Sơ đồ tính toán của MIKE ECO Lab 19
Hình 4.1 Lưới tính cho mô đun thủy động lực 24
Hình 4.2 So sánh kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa sóng triều K1 25
Hình 4.3 So sánh kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa sóng triều O1 25
Hình 4.4 So sánh kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa sóng triều M2 26
Hình 4.5 So sánh kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa sóng triều S2 26
Hình 4.6 So sánh kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa sóng triều N2 (a) và K2 (b), P1 (c), Q1 (d) 27
Hình 4.7 So sánh kết quả tính toán và thực đo mực nước tại trạm LT-14 từ 1h 19/9 đến 1h 23/9/2007 28
Hình 4.8 So sánh kết quả tính toán và thực đo mực nước tại trạm LT-14 từ 19h 10/3 đến LT-14h LT-14/3/2009 29
Hình 4.9 Lưới tính cho mô đun ECO Lab 31
Hình 4.10 Sơ đồ vị trí các điểm kiểm tra nồng độ chlorophyll-a 36
Hình 4.11 Biến thiên nồng độ chlorophyll-a tại điểm kiểm tra t1 khi chưa hiệu chỉnh xong 37
Trang 5Hình 4.12 Biến thiên nồng độ chlorophyll-a tại điểm kiểm tra t1 sau khi
hiệu chỉnh 37
Hình 4.13 Kết quả mô phỏng phân bố nồng độ chlorophyll-a (10h ngày 20/3/2009) 39
Hình 4.14 Phân bố nồng độ chlorophyll-a từ ảnh vệ tinh (10h30 ngày 20/3/2009) 39
Hình 4.15 Kết quả mô phỏng phân bố nồng độ chlorophyll-a (14h00’ ngày 18/8/2009) 40
Hình 4.16 Phân bố nồng độ chlorophyll-a từ ảnh vệ tinh (13h40’ ngày 18/8/2009) 40
Hình 5.1 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 1 42
Hình 5.2 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 2 43
Hình 5.3 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 3 44
Hình 5.4 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 4 45
Hình 5.5 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 5 46
Hình 5.6 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 6 47
Hình 5.7 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 7 48
Hình 5.8 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 8 49
Hình 5.9 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 9 50
Hình 5.10 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 10 51
Hình 5.11 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 11 52
Hình 5.12 Phân bố chlorophyll-a tại một số thời điểm trong tháng 12 53
Hình 5.13 Phân bố mặt rộng của mật độ động vật nổi vùng biển Tây Nam Bộ tháng 9/2007(trái) và tháng 3/2009(phải) 55
Hình 5.14 Phân bố mật độ Amphipoda theo đường đồng mức tại các trạm khảo sát tháng 9/2007 (trái) và tháng 3/2009 (phải) 55
Hình 5.15 Biểu đồ nồng độ chlorophyll-a khu vực vịnh Rạch Giá các tháng trong năm 56
Hình 5.16 Biểu đồ quan hệ giữa nhiệt độ và chênh lệch nồng độ chlorophyll-a khu vực vịnh Rạch Giá 56
Trang 6DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Nhiệt độ trung bình tháng trạm Phú Quốc 9Bảng 2.2 Nhiệt độ trung bình tháng trạm Rạch Giá 9Bảng 2.3 Bảng thống kê hướng gió và tốc độ gió trung bình trạm Phú
Quốc 12Bảng 2.4 Giá trị hằng số điều hòa 4 sóng chính 14Bảng 2.5 Giá trị hằng số điều hòa 8 sóng triều 16Bảng 4.1 Kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa của 4 sóng
triều chính tại trạm LT1-04, tháng 8/2004 28Bảng 4.2 Kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa của 4 sóng
triều chính tại trạm LT2-04 tháng 8/2004 28Bảng 4.3 So sánh kết quả tính toán dòng chảy do gió với số liệu thực
đo tại trạm TL1 (hiệu chỉnh mô hình) 29Bảng 4.4 So sánh kết quả tính toán dòng chảy do gió với số liệu thực
đo tại trạm LT2 và LT3 (kiểm tra mô hình) 30Bảng 4.5 Các hệ số ảnh hưởng trực tiếp đến nồng độ chlorophyll-a 34Bảng 4.6 Tọa độ một số điểm kiểm tra mức độ ổn định của nồng độ
Chlorophyll-a 36Bảng 4.7 Bảng giá trị các thông số của mô hình sau khi hiệu chỉnh 37Bảng 4.8 Điều kiện chạy kiểm tra mô hình 38
Trang 7MỞ ĐẦU
Trong một hệ sinh thái, tồn tại một mối quan hệ rất quan trọng giữa các cá thể - đó chính là chuỗi thức ăn Chuỗi thức ăn là một dãy gồm nhiều loài sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với nhau, loài đứng trước sẽ là thức ăn của loài đứng sau Đứng đầu mỗi chuỗi thức ăn là các sinh vật sản xuất Đây có thể coi là sinh vật bắt đầu của chuỗi thức ăn vì nó trực tiếp tạo ra chất hữu cơ từ chất vô cơ Nó còn được gọi là sinh vật tự dưỡng hay sinh vật cung cấp Trong nhóm sinh vật tự dưỡng, chiếm đa số là các loài sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ, và một yếu tố không thể thiếu trong quá trình tổng hợp này chính là chất diệp lục (chlorophyll)
Chất diệp lục bao gồm 4 loại chính và 6 loại phụ Chúng khác nhau về cấu tạo, màu sắc và sự phân bố ở các cơ thể sống khác nhau Bốn loại chính là các chất diệp lục a, b, c, và d Chất diệp lục a và b có ở mọi thực vật bậc cao Chất diệp lục a có màu xanh lục, còn chất diệp lục b có màu vàng lục Chất diệp lục c
và d có chứa ở một số động vật nguyên sinh có sắc tố và ở vi khuẩn lam
Chất diệp lục a (chlorophyll-a) rất phổ biến Nó đặc trưng nhiều nhất cho khả năng quang hợp của các loại sinh vật tự dưỡng Các thành phần diệp lục còn lại chỉ chiếm một tỉ lệ nhỏ Chlorophyll-a chính là một đặc trưng sinh học để đánh giá năng suất sơ cấp Chính vì vậy, trong nghiên cứu về sinh thái nói chung cũng như về hệ thủy sinh nói riêng thì chlorophyll-a luôn là một yếu tố được các nhà nghiên cứu quan tâm hàng đầu
Mục tiêu của luận văn là mô phỏng được phân bố nồng độ chlorophyll-a dựa trên nền thủy động lực của từng tháng trên vùng biển Tây Nam
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn này là phương pháp thống kê phân tích số liệu và sử dụng mô hình số trị MIKE là mô hình được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch Trong MIKE có mô đun ECO Lab Có thể coi mô đun này như một phòng thí nghiệm số cho mô hình sinh thái Nó là một công cụ mở và tổng quát để mô phỏng chất lượng nước, hiện tượng phú dưỡng, nồng độ kim loại nặng… của một hệ thủy sinh
Bố cục của luận văn bao gồm phần mở đầu, phần kết luận và 5 chương: Chương 1 Đặc điểm vùng nghiên cứu: Giới thiệu về điều kiện khí tượng, thủy văn, động lực biển và môi trường vùng biển Tây Nam
Chương 2 Thu thập số liệu: Thu thập tất cả số liệu để thiết lập mô hình, hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình và số liệu đầu vào cho mô hình ECO Lab
Trang 8Chương 3 Mô hình MIKE ECO Lab: Giới thiệu về mô hình ECO Lab của MIKE
Chương 4 Thiết lập mô hình tính vùng biển Tây Nam: Trình bày quá trình thiết lập mô hình, hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình tính mực nước, dòng chảy và nồng độ chlorophyll-a
Chương 5 Tính toán phân bố nồng độ chlorophyll-a: Kết quả tính toán phân bố nồng độ chlorophyll-a cho 12 tháng trong năm và rút ra một số nhận xét
Trang 9CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí địa lý
Vùng biển Tây Nam Việt Nam có vị trí đặc biệt quan trọng đối với Việt Nam cũng như khu vực Đông Nam Á bởi sự hội tụ đầy đủ các giá trị về vị thế tự nhiên, vị thế kinh tế và vị thế chính trị cho các mục đích phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh - quốc phòng, chủ quyền quốc gia và khu vực… Đặc biệt, đây là vùng có tiềm năng lớn trong phát triển hàng hải, nghề cá, hậu cần nghề
cá, bưu chính viễn thông, các khu vực trung chuyển, cảng biển, khu công nghiệp, khu mậu dịch tự do, các hoạt động khai thác khoáng sản, du lịch sinh thái, các hoạt động liên kết giữa các vùng miền, lãnh thổ, lãnh hải qua các tuyến vành đai và hành lang kinh tế
Vùng biển Tây Nam (hình 1.1) thuộc các tỉnh Cà Mau và Kiên Giang, nằm
ở phía Đông Vịnh Thái Lan Bờ biển phía Tây Nam của nước ta, từ Hà Tiên tới Mũi Cà Mau, dài khoảng 350km (gồm 147km đường bờ biển thuộc tỉnh Cà Mau
và 200km thuộc tỉnh Kiên Giang) Dọc bờ biển, về phía nam (thuộc Cà Mau) có các sông Ông Đốc, Bảy Háp, Cửa Lớn; Về phía bắc (thuộc Kiên Giang) có các kênh Cái Lớn, Cái Bé, Giang Thành đổ ra các vịnh nhỏ như vịnh Rạch Giá, Cây Dương Nhỏ, Thuận Yên; Trong vùng biển, có 165 đảo lớn nhỏ, chiếm 5,7% về
số lượng và 37,3% về diện tích đảo ven bờ Việt Nam Các đảo lớn có diện tích
Vịnh Thái Lan là một vịnh nông, chỗ sâu nhất không quá 80m So với các vùng biển khác ở nước ta, chế độ khí hậu vùng biển này tương đối điều hòa, ít tạo ra những biến động lớn về thủy động lực học Bờ biển khá bằng phẳng, độ dốc không lớn, có thể chia thành 2 phần chính: phần thứ nhất từ Mũi Cà Mau tới Mũi Hòn Chông, bãi biển khá bằng phẳng, độ dốc thấp Phần thứ hai từ Mũi Hòn Chông đến Mũi Nai (Hà Tiên), bãi cát xen kẽ các vách núi nhô ra sát biển, khúc khuỷu, độ dốc lớn Đáy biển tương đối phẳng, trừ các khu vực quanh đảo, vùng sâu dưới 10m chiếm 3/4 diện tích đáy Đáy biển phần lớn là bùn, bùn pha cát lẫn vỏ trai ốc, đá san hô
Sự đa dạng về hình thái của vùng biển Tây Nam còn tạo nên đa dạng về mặt sinh học Khu vực này là nơi cư trú của nhiều loài sinh vật quý hiếm, trong
đó có những loài có nguy cơ tuyệt chủng cao như bò biển hay cá cúi Hiện nay,
ở đây đã hình thành hệ thống các khu bảo tồn thiên nhiên trên cạn gồm có Vườn quốc gia mũi Cà Mau, khu Bảo tồn thiên nhiên Kiên - Hà - Hải và khu Dự trữ sinh quyển Kiên Giang Khu bảo tồn biển Phú quốc đang được đề xuất công nhận
Trang 10Hình 1.1 Phạm vi vùng nghiên cứu
Trang 111.2 Chế độ khí tượng
Chế độ khí tượng được tham khảo từ báo cáo tổng kết đề tài KC.09.02 [9]
Gió: Chế độ khí tượng thủy văn vùng biển Tây Nam biến đổi rõ rệt theo
hai mùa gió: mùa gió đông bắc và mùa gió tây nam Trong mùa gió đông bắc (từ tháng XI đến tháng III năm sau), hướng gió thịnh hành ở đây là hướng đông, cường độ gió khá yếu, chỉ bằng khoảng một nửa so với vịnh Bắc Bộ Vào mùa gió tây nam (từ tháng V tới tháng IX), hướng gió thịnh hành là hướng tây, với tốc độ mạnh hơn nhiều so với mùa gió đông bắc
Bão, dông: Bão ở vùng này hầu như rất ít, và nếu có chỉ tồn tại những cơn
bão yếu (trung bình khoảng 5 năm mới có một cơn) Nhưng trong mùa gió tây nam thường có nhiều cơn dông xuất hiện
Nhiệt độ không khí: Khu vực nghiên cứu nằm ở vĩ độ thấp, nhận được
nhiều bức xạ mặt trời, có nền nhiệt độ cao, biến đổi trong năm nhỏ Ngoài khơi, nhiệt độ không khí trung bình năm là 27,2°C Các tháng III, IV, V là thời kỳ nóng nhất trong năm, nhiệt độ không khí trung bình tới 28,6°C Nhiệt độ không khí cao nhất đã quan trắc được vào tháng III là 38,1°C Tháng có nhiệt độ không khí thấp nhất là tháng I, trung bình 25,9°C Nhiệt độ nước biển khu vực này rất cao, trung bình năm là 29,2°C, tháng có nhiệt độ cao nhất đạt tới 30,9°C (tháng IV), thấp nhất 27,8°C (tháng XII) Như vậy, nhiệt độ mặt nước biển luôn luôn lớn hơn nhiệt độ không khí Điều đó dẫn tới lớp biên sát bề mặt biển bất ổn định, tạo điều kiện thuận lợi cho dông phát triển
Độ ẩm không khí đặc trưng cho mức độ ẩm ướt của khí quyển Tại khu vực
đảo Phú Quốc, độ ẩm trung bình năm là 80,9% Vào mùa mưa độ ẩm lên rất cao, đến 89,3% (tháng IX), mùa khô 72-76% Đặc biệt, vào mùa khô độ ẩm có thể xuống thấp tới 24%, thời tiết rất khô Độ ẩm ngoài biển khơi và sát bờ có sự khác biệt, ngoài biển ẩm ướt hơn
Lượng mưa: Khu vực nghiên cứu có đảo Phú Quốc là trung tâm mưa lớn của Việt Nam, lượng mưa đạt tới 3.200mm/năm hoặc cao hơn nữa Ngoài khơi vùng đảo Phú Quốc có lượng mưa trung bình năm 3.001mm với 171,3 ngày có mưa trung bình Trong năm, lượng mưa lớn nhất vào các tháng VII, VIII, IX, (455-557mm/tháng) Điều này liên quan đến sự hoạt động của gió mùa tây nam, Lượng mưa thấp nhất vào tháng I, II (23-37mm/tháng) Mùa mưa bắt đầu từ tháng IV đến tháng XI, các tháng còn lại ít mưa Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 93,4% lượng mưa cả năm, trung bình mỗi tháng có từ 10-22 ngày mưa
Trang 12Sương mù: Ngoài khơi vùng biển nghiên cứu không quan sát thấy sương
mù, tầm nhìn xa rất tốt, đều lớn hơn cấp 5 (lớn hơn hoặc bằng 5km) Riêng dải sát bờ, quan sát thấy sương mù bức xạ Số ngày có sương mù rất nhỏ, trung bình năm có 1,54 ngày, chủ yếu xảy ra vào mùa khô
1.3 Chế độ thủy văn
Chế độ khí thủy văn được tham khảo từ báo cáo tổng kết đề tài KC.09.02 [9]
Nhiệt độ nước biển:Trong những tháng gió mùa đông bắc, từ khoảng
tháng XI đến tháng III năm sau, khi trường gió đông bắc ổn định và phát triển tới tận phía nam biển Đông, nhiệt độ của nước xâm nhập từ ngoài biển Đông vào vịnh Thái Lan Giá trị nhiệt độ tăng dần theo hướng tiến vào vịnh, tới khoảng giữa vịnh Chênh lệch nhiệt độ giữa cận nam mũi Cà Mau và đảo Phú
tháng V đến tháng IX, nhiệt độ tăng dần từ phía bờ Việt Nam - Thái Lan tới bờ Malaixia
Độ muối: Cả trong hai mùa gió, độ muối trong vịnh Thái Lan nói chung cao, trên 30‰ Như vậy, nước vịnh được trao đổi mạnh với nước ngoài khơi biển Đông Phần vịnh với nước mặt từ ngoài khơi biển Đông vào chiếm hơn nửa diện tích bề mặt vịnh Phân bố độ muối trong vịnh thay đổi theo mùa rất rõ rệt Trong mùa gió đông bắc, độ muối giảm theo hướng từ cửa vịnh vào trong vịnh tới khoảng quá giữa vịnh Dòng toàn phần vận chuyển nước trong gió mùa đông bắc ổn định hướng từ ngoài cửa vào trong vịnh quyết định bức tranh phân bố độ muối Tại vị trí cửa vịnh, độ muối trên 33‰, thuộc loại cao tương đương với độ muối của nước mặt ngoài khơi biển Đông Trong mùa gió tây nam, phân bố độ muối trong vịnh Thái Lan chủ yếu do quá trình sắp xếp lại nước của vịnh và nước từ lục địa trong vịnh quyết định Quá trình này bắt đầu có biểu hiện từ tháng VI và phát triển nhất ở tháng VIII và IX Chỉ trong những tháng này, phân
bố độ muối của vịnh hoàn toàn theo quy luật tăng dần từ bờ ra khơi
Nồng độ ôxy hòa tan: Do đặc điểm trao đổi nước mạnh giữa vịnh và vùng
khơi biển Đông nên nền ôxy hòa tan trong nước biển vịnh Thái Lan cao như nước biển khơi Quy luật phân bố nổi rõ nhất là nồng độ ôxy hòa tan tăng từ phía đỉnh vịnh nước nông ra cửa vịnh giáp với biển khơi Theo độ sâu, nồng độ ôxy hòa tan giảm từ bề mặt tới đáy Giá trị nồng độ ôxy cao nhất trong mùa gió đông bắc (tại cửa vịnh tới 4,8 mg/l) và thấp nhất trong thời kỳ mùa gió tây nam
Trang 131.4 Các đặc trưng động lực biển
Các đặc trưng động lực biển được tham khảo từ báo cáo tổng kết đề tài KC.09.02 [9]
Thủy triều: Trên vùng biển Tây Nam, chế độ thủy triều chủ yếu mang tính
nhật triều không đều, các sóng nhật triều đóng vai trò chính Độ lớn thủy triều ở đây không lớn, giá trị cực đại đạt khoảng 140-150cm và giá trị cực tiểu khoảng 10-20cm trong dải ven bờ từ Cà Mau đến Hà Tiên
Dòng chảy: Dòng gió nhỏ hơn dòng triều khá nhiều Nếu như dòng triều có
thể đạt giá trị 30-40cm/s thì dòng gió trung bình chỉ đạt cực đại cỡ 10-15cm/s (trừ khu vực hẹp gần Mũi Cà Mau, dòng gió có thể khá mạnh vào mùa hè) Dòng triều đóng vai trò chủ yếu trong chế độ dòng chảy ở đây Những hình thái dòng triều dâng, dòng triều rút sẽ quyết định việc hình thành bức tranh dòng chảy ở các thời điểm tương ứng Dòng gió trung bình sẽ chỉ góp phần ảnh hưởng chút ít đến các hình thái đã xác định do dòng triều
Dòng gió biến đổi theo mùa rất rõ rệt Tồn tại trường dòng chảy theo 2 mùa chính: mùa gió đông bắc và mùa gió tây nam Vào thời kỳ mùa gió đông bắc, dòng chảy phát triển mạnh nhất vào tháng I Lúc này, dòng chảy trong vùng biển nghiên cứu có hướng chảy từ nam lên bắc Hệ thống dòng chảy trong vùng biển ven bờ này nằm trong hoàn lưu chung xoáy thuận trong toàn vịnh Thái Lan Thời kỳ mùa gió tây nam, dòng chảy mạnh nhất vào tháng VII Lúc này, ngược với thời kỳ mùa gió đông bắc, dòng chảy trong vùng nghiên cứu có xu thế chảy ngược lại, nghĩa là chảy từ bắc xuống nam Hệ thống dòng chảy này nằm trong toàn lưu chung xoáy nghịch trong toàn vịnh Thái Lan Các tháng IV và tháng X
có thể nói là các tháng chuyển tiếp Đặc điểm dòng chảy trong các tháng này là dòng chảy giảm đi rõ rệt Sau tháng chuyển tiếp, dòng chảy theo mùa mới bắt đầu xác lập và vận tốc theo từng tháng lớn dần lên, tới tháng cực đại, sau đó vận tốc lại giảm dần tới tháng chuyển mùa tiếp theo Vòng tuần hoàn biến đổi trong năm cứ thế tiếp diễn
Chế độ sóng: Khu vực ven bờ biển Tây Nam có chế độ trường sóng yếu
trong mùa gió đông bắc Còn vào mùa gió tây nam, trường sóng ở đây phát triển mạnh hơn Gió mùa tây nam và bão là hai nguồn động lực sóng duy nhất tác động đến vùng này Tuy nhiên nhìn chung, đây là một vùng động lực sóng yếu
do đặc điểm địa hình đáy biển rất nông Độ dốc trung bình cho toàn vùng (trừ
cực đại năm khoảng 2.5-3m với hai hướng sóng nguy hiểm là hướng tây nam và
Trang 14tây bắc Hai tháng có sóng mạnh nhất là tháng VII và tháng VIII Tần suất các sóng trong khoảng giữa hướng nam và tây chiếm 39% và theo các hướng giữa tây tây bắc và bắc chiếm 19%, còn lại 42% tổng số trường hợp là lặng sóng Phân bố hai chiều trung bình năm giữa độ cao và chu kỳ sóng là 0.5-0.75m và 3-5s Tần suất sóng bão tại khu vực này rất hiếm và độ cao sóng trong bão cũng không lớn Độ cao sóng hữu hiệu với chu kỳ lặp 20 năm 1 lần tại vùng biển Tây Nam là 4.5m và chu kỳ sóng 10s
Chế độ vận chuyển bùn cát dọc bờ: Khu vực ven bờ biển Tây Nam là
vùng có động lực sóng yếu nên khác với các vùng phía bờ đông trông ra Biển Đông và vịnh Bắc Bộ, thành phần vận chuyển bùn cát lơ lửng chiếm ưu thế trong dòng vận chuyển bùn cát tổng Xu thế chung trong năm của vùng nghiên cứu là dòng vận chuyển bùn cát tịnh đi xuống phía nam và xảy ra chủ yếu vào mùa gió tây nam, khi xuất hiện trường sóng mạnh từ khơi vào bờ Tuy nhiên, vào các tháng gió mùa đông bắc, tại các khu vực tính toán nhận được dòng vận chuyển bùn cát tịnh có hướng lên phía bắc nhưng yếu hơn Vùng ven bờ phía tây Phú Quốc, do động lực sóng mạnh nên cả dòng vận chuyển bùn cát tịnh và tổng cộng đều lớn hơn so với các vùng ven bờ từ Rạch Giá xuống phía nam Với đặc trưng là vùng năng lượng sóng yếu, dòng vận chuyển bùn cát nhỏ nên đặc điểm trầm tích đáy là cát rất mịn và đa phần là bùn kết dính Độ sâu biến đổi địa hình đáy do dòng vận chuyển bùn cát của vùng này khoảng 4-6m nhưng do độ dốc rất nhỏ nên hầu như toàn bộ đáy biển khu vực ven bờ bị tác động của dòng vận chuyển bùn cát
1.5 Hiện trạng môi trường biển
Hiện trạng môi trường biển được tham khảo từ báo cáo tổng kết đề tài KC.09.02 [9]
Đã có biểu hiện ô nhiễm môi trường nước và trầm tích vùng biển ven bờ do các hoạt động từ đất liền Hàm lượng một số thông số chất lượng môi trường thường xuyên vượt tiêu chuẩn: chất rắn lơ lửng, COD, coliform, silicat, dầu mỡ, amoniac, dieldrin Hàm lượng dầu cũng vượt quá tiêu chuẩn cho phép theo mức
độ nuôi trồng thủy sản
Vùng ven biển phía tây Cà Mau ít chịu ảnh hưởng của nước ngọt nội địa nên thường có độ mặn cao, ổn định, độ pH cao mang tính kiềm Ngược lại, vùng ven biển Kiên Giang, chủ yếu từ vịnh Rạch Giá tới Hà Tiên chịu ảnh hưởng lớn của dòng nước kênh sông chảy qua vùng tứ giác Long Xuyên nên có độ mặn thấp, kém ổn định hơn, độ pH thấp nghiêng về tính axit, hàm lượng các kim loại nặng (Fe, Zn, Mn…) và các muối dinh dưỡng cao, đặc biệt ở vùng vịnh Rạch Giá
Trang 15CHƯƠNG 2 THU THẬP SỐ LIỆU
Đã thu thập một khối lượng lớn tài liệu, số liệu liên quan để thiết lập mô hình tính cho vùng biển Tây Nam
2.1 Nhiệt độ
Đã thu thập được số liệu về nhiệt độ trung bình tháng từ 2 trạm quan trắc trong vùng tính là trạm Phú Quốc và trạm Rạch Giá Số liệu trạm Phú Quốc chỉ thu thập được trong vòng 3 năm từ 1993 đến 1995 (bảng 2.1), còn số liệu từ trạm Rạch Giá thu thập được trong khoảng thời gian khá dài là 17 năm, từ năm
1979 đến 1995 (bảng 2.2 và hình 2.1)
Bảng 2.1 Nhiệt độ trung bình tháng trạm Phú Quốc Thống kê đặc trưng về nhiệt độ trung bình tháng (1993-1995)
Tên trạm: Phú Quốc Kinh độ: 103°58’E, Vĩ độ: 10°13’N
Đơn vị: °C Tháng
Đơn vị: °C Tháng
Trang 17Số liệu về nhiệt độ còn được thu thập từ các đề tài (hình 2.2):
- Đề tài cấp nhà nước KC.09.02/06-10: “Nghiên cứu các điều kiện tự nhiên
và môi trường vùng biển Tây Nam, phục vụ phát triển kinh tế và bảo vệ an ninh chủ quyền quốc gia”, 2006-2010 do PGS TS Đỗ Ngọc Quỳnh làm chủ nhiệm.[9]
- Đề tài cấp Viện Cơ học: “Xây dựng bản đồ trường nhiệt và chlorophyll từ ảnh vệ tinh (ứng dụng cho vùng biển Tây Nam)”, 2010 do ThS Lê Như Ngà làm chủ nhiệm [8]
Hình 2.2 Biểu đồ nhiệt độ trung bình tầng mặt các tháng từ kết quả đề tài
KC.09.02 và dữ liệu vệ tinh MODIS Như vậy, nhìn chung có thể thấy, xu thế nhiệt độ trung bình tháng của vùng nghiên cứu từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau có biến trình khá giống nhau và giá trị nằm trong khoảng 26-30°C Điều đó cho thấy sự thống nhất về dữ liệu nhiệt độ giữa các nguồn tài liệu khác nhau
Số liệu về nhiệt độ trung bình từng tháng này là đầu vào cho mô hình tính chlorophyll-a
2.2 Gió
Đã thu thập được số liệu về tốc độ gió và hướng gió thịnh hành tại trạm quan trắc Phú Quốc Số liệu thu thập được là số liệu trung bình tháng nhiều năm
(20 năm, từ năm 1979 đến 1998) (bảng 2.3) [9]
Trang 18Số liệu về gió trung bình từng tháng này là đầu vào cho mô hình tính chlorophyll-a
Bảng 2.3 Bảng thống kê hướng gió và tốc độ gió trung bình trạm Phú Quốc
Thống kê đặc trưng về gió trung bình tháng (1979 - 1998)
Tên trạm: Phú Quốc Kinh độ: 103°58’E, Vĩ độ: 10°13’N
Hình 2.3 Nồng độ chlorophyll-a trung bình các tháng trong năm 2009
Trang 192.4 Dữ liệu về độ sâu miền tính
Đã thu thập được bản đồ địa hình của Hải quân Nhân dân năm 1982 tỉ lệ 1/100.000 cho vùng ven biển Tây Nam và tỷ lệ 1/1.000.000 cho vùng còn lại của vịnh Thái Lan Các bản đồ này được số hóa bằng công nghệ GIS, sau đó chuyển đổi sang khuôn dạng file ký tự để mô hình MIKE xử lý, tạo file độ sâu cho mô hình (hình 2.4)
Hình 2.4 Độ sâu miền tính
2.5 Dữ liệu về động lực biển
Đã thu thập được:
Nhà nước KT.03.03: “Thủy triều Biển Đông và sự dâng lên của mực nước biển ven bờ Việt Nam” [2] Vị trí các điểm có giá trị hằng số điều hòa thể hiện trên hình 2.5 và giá trị của chúng được ghi trong bảng 2.4
Trang 20- Số liệu hằng số điều hòa 8 sóng triều (K1, O1, M2, S2, N2, K2, P1, Q1) được phân tích từ chuỗi số liệu mực nước 5 năm (2004-2008) tại các trạm hải văn Ông Đốc, Xẻo Rô, Rạch Giá, Phú Quốc [5] Vị trí các điểm có giá trị hằng số điều hòa thể hiện trên hình 2.6 và giá trị của chúng được ghi trong bảng 2.5
Hình 2.5 Vị trí các trạm có hằng số điều hòa thủy triều 4 sóng chính
Bảng 2.4 Giá trị hằng số điều hòa 4 sóng triều chính
Trang 22Hình 2.6 Vị trí các trạm có hằng số điều hòa thủy triều 8 sóng triều
Bảng 2.5 Giá trị hằng số điều hòa 8 sóng triều
Trang 23- Số liệu đo mực nước 7 ngày tại trạm đo LT1-04 (104°43’E, 9°36’N) từ 13/8 đến 20/9/2004 [3]
- Số liệu đo mực nước 7 ngày tại trạm đo LT2-04 (104°47’E, 9°01’N) từ 13/8 đến 20/9/2004 [3]
- Số liệu đo mực nước 7 ngày tại vị trí (104°20E, 10°00’N) (trạm đo liên tục LT-14) từ 19/9 đến 22/9/2007 và từ 10/3 đến 17/3/2009 [9]
Trang 24CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH MIKE ECO LAB 3.1 Giới thiệu chung về mô hình
ECO Lab là một mô hình số mô phỏng sinh thái Đây là một công cụ mở về
mô hình hệ sinh thái ngập nước nhằm mô phỏng chất lượng nước, phú dưỡng, kim loại nặng Mô hình này phục vụ cho công tác đánh giá tác động môi trường đối với các hoạt động khác nhau của con người Bên cạnh đó, công cụ này còn được áp dụng trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản, chẳng hạn như đánh giá về nguồn lợi cá, cỏ biển và trai Một áp dụng khác nữa của nó là dự báo về chất lượng nước
Do hệ sinh thái luôn thay đổi nên việc mô phỏng một hệ sinh thái để tính toán là rất khó khăn.Thế mạnh của mô hình ECO Lab là mô phỏng và thực hiện một cách dễ dàng việc mô tả toán học của hệ sinh thái, có liên kết với mô hình thủy lực của DHI
Người sử dụng có thể phát triển mô hình dựa trên các mô đun mẫu đã có sẵn trong ECO Lab, bao gồm việc mô tả toán học của các hệ sinh thái hoặc có thể tự mình phát triển các mô đun mới hoàn toàn theo mô hình riêng mà mình đặt ra
Mô hình ECO Lab được phát triển để mô tả các quá trình sinh thái, sinh học, hóa học và sự tương tác qua lại giữa các biến trạng thái (State variable) Ngoài ra nó còn mô tả được quá trình vật lý của các thành phần trầm tích Các biến trạng thái được mô tả trong ECO Lab có thể hoặc là bị chuyển tải do các quá trình phân tán và khuếch tán do thủy động lực hoặc là có tính tự nhiên cố định (ví dụ như các cây có rễ hoặc các loài trai)
ECO Lab sử dụng một công cụ được gọi là ECO Lab COM để thực hiện các tính toán Công cụ ECO Lab có đặc điểm chung là nó luôn được kết hợp và chia sẻ với các mô hình dòng chảy khác trong bộ chương trình DHI Nó gồm có một công cụ, trước tiên là để dịch và hiểu các biểu thức phương trình trong các
mô đun của ECO Lab thành danh sách các lệnh, sau đó đánh giá tất cả các biểu thức trong mô hình sinh thái
Khi mô phỏng, tại bước thời gian mới, mô hình mô phỏng sự phân tán – khuếch tán nồng độ các chất dựa trên các quá trình thủy động lực học Nồng độ các chất, các tác động, các hằng số được cập nhật và khi đó công cụ ECO Lab sẽ tính lại giá trị nồng độ các chất tại bước thời gian này và lại cập nhật các giá trị
Trang 25nồng độ sang hệ thống modue động lực học, phục vụ các tính toán ở bước thời gian tiếp theo Sơ đồ minh hoạ cho dữ liệu lưu lượng được trình bày ở hình 3.1
Hình 3.1 Sơ đồ tính toán của MIKE ECO Lab
3.2 Hệ phương trình
Phương trình bảo toàn nồng độ của các biến trạng thái của ECO Lab được
mô tả như sau [6]:
c c z
y
z
c D z
c D z
c D z
c w y
c v x
c u t
2 2
2 2
trong đó:
Dx, Dy, Dz: Các hệ số phân tán
Phương trình trên có thể được viết lại như sau:
c
AD t
Trang 26Ở đây, số hạng ADc biểu diễn tốc độ thay đổi nồng độ do phân tán và khuếch tán (gồm các nguồn thêm vào và mất đi)
ECO Lab sử dụng các phương pháp sai phân sau để giải: Phương pháp Euler, phương pháp Runge Kutta bậc 4 và phương pháp Runge Kutta với kiểm tra chất lượng
3.3 Các thành phần của mô hình ECO Lab
Khi làm việc với MIKE ECO Lab có thể lựa chọn một số các phương án sau:
- Sử dụng các mô hình sinh thái đã được xây dựng sẵn trong MIKE;
- Tạo mô hình riêng;
- Thay đổi các mô hình hiện có
Để tạo ra một mô hình sinh thái mới: Mở MIKE Zero và chọn:
File | New | ECO Lab
Nếu muốn thay đổi mô hình ECO Lab đã có sẵn, chỉ cần nhấp vào tập tin trong File Manager, MIKE sẽ mở file được chọn
Mỗi mô hình ECO Lab chứa một mô tả toán học hoặc một loạt các phương trình vi phân thường của một hệ sinh thái bao gồm cả các quá trình ảnh hưởng đến hệ sinh thái Trong một mô hình ECO Lab, mô tả toán học được chia làm 5 thành phần, được sử dụng để mô tả cả hệ thống Các thành phần chính của một
mô hình ECO Lab gồm:
- State variables (Các biến trạng thái);
- Constants (Các hằng số);
- Forcings (Các tác động);
- Auxiliary Variables (Các biến phụ trợ);
- Processes (Các quá trình)
a) Biến trạng thái (State variables)
Bước đầu tiên để xây dựng một mô hình là quyết định xem biến trạng thái nào là thật sự cần thiết trong quá trình mô phỏng Biến trạng thái là những biến
mô tả trạng thái của hệ sinh thái mà người sử dụng muốn dự báo tình trạng Ví
dụ về biến trạng thái: BOD và DO,…
Trang 27b) Các hằng số (Constants)
Các hằng số được sử dụng như là tham số trong công thức toán học của các quá trình trong mô hình ECO Lab Chúng cố định theo thời gian nhưng có thể thay đổi theo không gian Ví dụ như số mũ, nồng độ bán bão hòa…
c) Các tác động (Forcings)
Các tác động cũng được sử dụng như một tham số trong các phương trình toán học của các quá trình trong ECO Lab Chúng có thể thay đổi theo không gian và thời gian Chúng đại diện cho các yếu tố bên ngoài có tác động đến hệ sinh thái Ví dụ điển hình của các tác động này là nhiệt độ, bức xạ mặt trời và gió
d) Biến phụ (Auxiliary variables)
Biến phụ chủ yếu là tham số trong các biểu thức toán học trong ECO Lab, nhưng đôi khi chúng được sử dụng để xác định kết quả trực tiếp
Các kiểu tham số sau có thể sử dụng trong biểu thức biến phụ gồm: Số; Tên của các biến trạng thái, hằng số, tác động, biến phụ đã được xác định; Các phương trình toán học; Các hàm tích hợp; Các hàm Logic; Các thuật ngữ
Các toán tử có thể sử dụng trong biểu thức bao gồm: Dấu + (cộng), Dấu – (trừ), Dấu * (nhân), Dấu / (chia)
e) Các quá trình (Processes)
Các quá trình mô tả sự chuyển đổi ảnh hưởng đến biến trạng thái Điều đó
có nghĩa là các quá trình được sử dụng như là các đối số trong những phương trình mà ECO Lab dùng để xác định trạng thái của các biến trạng thái
Các kiểu tham số có thể sử dụng khi tạo một quá trình bao gồm: Số; Tên của các biến trạng thái, hằng số, tác động, biến phụ đã được xác định; Các phương trình toán học; Các hàm tích hợp; Các hàm Logic; Các thuật ngữ
Các toán tử có thể sử dụng trong biểu thức bao gồm: Dấu + (cộng), Dấu – (trừ), Dấu * (nhân), Dấu / (chia)
3.4 Một số hàm được xây dựng sẵn trong MIKE ECO Lab
Trong các mẫu ECO Lab có thể chọn một số các hàm có sãn và sử dụng chúng trong các phương trình Một số hàm được xây dựng sẵn như:
- Daynumber (Năm, tháng, ngày): kết quả là một số nguyên từ 1 đến 365
đại diện cho các ngày trong năm
Trang 28- Arrhenius20 (Hệ số nhiệt, nhiệt độ): cho giá trị nhiệt độ theo công thức
Arrhenius:
- Arrhenius5 (Hệ số nhiệt, nhiệt độ): cho giá trị nhiệt độ theo công thức
Arrhenius:
- Oxygensaturation (Độ muối, nhiệt độ): ước lượng về nồng độ ô xy bão
hòa trong nước dưới tác động của độ mặn và nhiệt độ:
- OxygensaturationWeiss (Độ muối, nhiệt độ):): ước lượng về nồng độ ô
xy bão hòa trong nước dưới tác động của độ mặn và nhiệt độ, được đưa
ra bởi Weiss:
với:
- Lassiter (Hằng số Lassiter, tốc độ tăng trưởng, nhiệt độ tăng trưởng tối
ưu, nhiệt độ ức chế tăng trưởng, nhiệt độ): mô tả ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ tới các quá trình sinh học
- MichaelisMenten1 (Nồng độ, hệ số bán bão hòa):
- MichaelisMenten2 (Nồng độ, hằng số):
Trang 29- ReverseMichaelisMenten (Nồng độ):
- Sunrise (Năm, tháng, ngày, vĩ độ, hiệu chỉnh thời gian mùa hè)
- Sunset (Năm, tháng, ngày, vĩ độ, hiệu chỉnh thời gian mùa hè)
- LambertBeer1 (Ánh sáng bề mặt, độ sâu lớp nước, hệ số suy giảm ánh
sáng): ước tính sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước theo công thức LambertBeer Cường độ ánh sáng tại mặt trên của mỗi lớp nước sẽ phản
xạ lại
- LambertBeer2 (Ánh sáng bề mặt, độ sâu lớp nước, hệ số suy giảm ánh
sáng): ước tính sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước theo công thức LambertBeer Cường độ ánh sáng tại mặt đáy của mỗi lớp nước sẽ phản
xạ lại
- RelativeDaylength (Tháng, ngày, vĩ độ): cho giá trị độ dài ngày tương
đối Giá trị này bằng 1 (khi ngày và đêm có độ dài bằng nhau)
Trang 30CHƯƠNG 4 THIẾT LẬP MÔ HÌNH TÍNH
VÙNG BIỂN TÂY NAM 4.1 Mô đun thủy động lực
4.1.1 Thiết lập miền tính, lưới tính
Đã sử dụng số liệu bản đồ độ sâu vùng biển Tây Nam Việt Nam được số hóa bằng công nghệ GIS, chuyển đổi sang khuôn dạng file ký tự để đưa vào phần mềm MIKE, tạo lưới tính cho miền nghiên cứu Lưới tính được sử dụng trong luận văn là dạng lưới phi cấu trúc
Từ các dữ liệu về đường biên miền tính, độ sâu miền tính và các trạm đo
kiểm tra trong vùng tính, sử dụng công cụ chia lưới Mesh Generator đã tạo được
một hệ lưới tam giác phủ kín diện tích cả vùng vịnh Thái Lan với kích thước các
ô lưới được chia phụ thuộc vào độ sâu Các vùng nước nông gần bờ, đặc biệt là vùng quan tâm – vùng biển Tây Nam Việt Nam được chia với kích thước các ô
nhất của ô lưới không vượt quá 3km (hình 4.1)
Hình 4.1 Lưới tính cho mô đun thủy động lực
Điều kiện biên lỏng là dao động triều được tính và nội suy từ bộ hằng số
hình thủy triều Biển Đông [5]
Trang 314.1.2 Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình
a) Mực nước
sánh kết quả về biên độ và pha với các hằng số điều hòa đo đạc tương ứng của 4 sóng triều tại 21 trạm trong bảng 2.4 và 8 sóng triều tại 4 trạm trong bảng 2.5 Các kết quả so sánh được thể hiện trong các hình 4.2 - 4.6
360 độ
Trang 32360 độ
Quốc
Trang 33Sóng triều K 2
0 10 20 30 40 50
Sóng triều Q 1
0 10 20 30 40 50
Trang 34Bảng 4.1 Kết quả tính toán và thực đo hằng số điều hòa của 4 sóng triều chính
Trang 35Hình 4.8 So sánh kết quả tính toán và thực đo mực nước tại trạm LT-14
từ 19h 10/3 đến 14h 14/3/2009
Kết quả kiểm tra mô hình cho thấy, mô hình đã mô tả khá tốt các đặc trưng
về dao động thủy triều trong khu vực Đối với từng sóng, sai số không quá 2 cm
về biên độ và không quá 4 độ về pha
b) Dòng chảy
Để hiệu chỉnh và kiểm tra phần tính toán dòng chảy do gió, đã tiến hành tính toán dòng chảy gió trung bình cho tháng 3 và tháng 9 Vì không có số liệu trường gió thực đo trong thời gian khảo sát nên ở đây đã sử dụng trường gió trung bình tháng, kết quả thu được sẽ là dòng đặc trưng tháng và kết quả này sẽ được so sánh với dòng lưu dư trung bình trong suốt thời gian đo đạc
Kết quả so sánh tính dòng chảy do gió với dòng lưu dư đo đạc tại các trạm LT1, LT2 và LT3 được chỉ ra trong các bảng 4.3 và 4.4
Bảng 4.3 So sánh kết quả tính toán dòng chảy do gió với số liệu thực đo tại trạm
Trang 36Bảng 4.4 So sánh kết quả tính toán dòng chảy do gió với số liệu thực đo tại trạm LT2 và LT3 (kiểm tra mô hình)
4.2 Mô đun ECO Lab
4.2.1 Thiết lập miền tính, lưới tính
Đã sử dụng số liệu bản đồ độ sâu vùng biển Tây Nam Việt Nam được số hóa bằng công nghệ GIS, chuyển đổi sang khuôn dạng file ký tự để đưa vào phần mềm MIKE, tạo lưới tính cho miền nghiên cứu Lưới tính được sử dụng trong luận văn là dạng lưới phi cấu trúc
Từ các dữ liệu về đường biên miền tính, độ sâu miền tính và các trạm đo
kiểm tra trong vùng tính, sử dụng công cụ chia lưới Mesh Generator đã tạo được
một hệ lưới tam giác phủ kín diện tích cả vùng biển Tây Nam Việt Nam với kích thước các ô lưới được chia phụ thuộc vào độ sâu Các vùng nước nông gần bờ được chia với kích thước các ô lưới khá mịn và thô dần ra vùng nước sâu Diện
Trang 37Hình 4.9 Lưới tính cho mô đun ECO Lab
4.2.2 Thiết lập mô hình chlorophyll-a
Quá trình mô phỏng hệ thủy sinh vùng biển Tây Nam của luận văn sử dụng một mô hình ECO Lab đã được xây dựng sẵn - đó là mô hình chất lượng nước với các thành phần dinh dưỡng và chlorophyll-a Mô hình này gồm:
Trang 38biến cần hiệu chỉnh là rất lớn và phức tạp (91 biến) Để đơn giản hóa, ở đây chỉ phân tích và hiệu chỉnh các thông số của các quá trình liên quan đến nồng độ chlorophyll-a
Có thể thấy nồng độ chlorophyll-a phụ thuộc vào một số các yếu tố cơ bản như quá trình sản sinh, chết, hô hấp và di tản của chlorophyll-a Cụ thể hơn, sẽ
có các phương trình mô phỏng các quá trình của chlorophyll-a như sau:
CHL = prodCH-respCH-deathCH-sediCH
trong đó:
prodCH = phtsyn*k11*k10*fnp respCH = respT*k11*k10*fnp deathCH = k8*CHL sediCH = k9/dz*CHL
0
0 nêu
6 1 max 1
SD
SD p/dz /SD)*sunin
,dz, (p
ER_
LAMBERT_BE
phtsyn
ksp PO
PO ksn
in
in
ksp PO
PO ksn
4 2
dz
,temp) (teta
ARRHENIUS resp
(DO,mdo) MENTEN
0
2 dayswitch nêu
alfa 24
t 2 cos
suninp
BACTp PLANTp
BODp
BODd d
p respT phtsyn
nêu fnp respT depth
p pPLANT
respT depth
p respT phtsyn
nêu fnp
spT) (phtsyn-re pPLANT
PLANTp
max 8
0
max 8
0
max 8
0
hsphos PO
PO BODd
Trang 39hDOBOD DO
LAMBERT_BEER_1(ánh sáng bề mặt, độ sâu lớp nước, hệ số suy giảm ánh
sáng): Hàm phản bức xạ mặt trời trên bề mặt của mỗi lớp của cột nước
LAMBERT_BEER_2(ánh sáng bề mặt, độ sâu lớp nước, hệ số suy giảm ánh
sáng): Hàm phản bức xạ mặt trời ở mặt dưới của mỗi lớp của cột nước
Arrhenius20(hệ số nhiệt, nhiệt độ): Hàm này cho giá trị nhiệt độ theo công thức
Arrhenius
hDOBOD: Nồng độ bán bão hòa ô xy