Dự báo chất lượng tài nguyên nước Dự báo chất lượng tài nguyên nước Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Dự báo chất lượng nước lục địa giai đoạn hoàn thiện kiểm soát Các phương pháp dự báo chất lượng nước áp dụng chia hai dạng: dựa đề xuất bảo toàn theo thời gian xu hướng trình diễn đối tượng nước vào thời kỳ nghiên cứu chúng (phương pháp ngoại suy hay phương pháp khoanh vùng), dựa sở mô toán học hay nghiên cứu vật lý trình thủy động lực, trình lý hóa trình khác diễn thủy vực sông ngòi tính đến qui luật thay đổi trạng thái đối tượng nước với thay nhân tố xác định trạng thái - mô hình hóa trình (toán học, vật lý, phòng thí nghiệm) tạo đối tượng mô hình, lãnh thổ, khu vực Theo thời gian dự kiến dự báo hạn ngắn hạn dài Khi sử dụng phương pháp ngoại suy, thời gain qt cần phải dài thời gian dự báo nhiều (từ lần trở lên), bao trọn thời kỳ nhiều nước dòng chảy, tính chất phá vỡ chất lượng dòng chảy cần bảo toàn chế độ dừng đơn hướng Với thay đổi đột ngột nâhn tố nhân sinh, xác định trạng thái đối tượng nước, đặc biệt đột biến khó tiến đoán, nhận số liệu dự báo thoả mãn thường khó xảy Kết tốt thu ngoại suy đường cong (hay vùng điểm) thay đổi lượng dòng chảy sông ngòi thể tích nước thủy vực ảnh hưởng hoạt động kinh tế xác định theo đặc trưng trung bình năm dòng chảy sông ngòi hay mực nước thủy vực Cũng theo thời gian đặc trưng chất lượng nước trung bình năm ổn định, chúng sử dụng cách tương tự để dự báo Khi mô hình hóa tạo dựng mô hình toán học hay vật lý đối tượng nước hay trình chúng diễn Điều cho phép phân tích quy luật phát triển thay đổi trạng thái đối tượng nước mà không cần tiến hành khảo sát thực địa dài Mô hình toán học chất lượng nước dựa phương trình vi phân đạo hàm riêng Nhờ chúng mô hình hóa điều kiện hình thành chất lượng nước (hoặc trình riêng biệt chi phối chất lượng nước) - mô hình thành phần Mô hình hóa dk 1/4 Dự báo chất lượng tài nguyên nước tối ưu tồn đối tượng nước tính đến tải trọng nước thải hay tiến hành lấy nước việc bảo toàn chất lượng nước tiến hành sử dụng mô hình tối ưu hóa Mô hình chất lượng nước cần phải đơn giản sử dụng thực tế, không yêu cầu lượng lớn thông tin ban đầu, bao gồm nhân tố chủ yếu hình thành chất lượng nước, mang tính đại chúng cho kết tin cậy (hoặc có độ xác cao) Khi mô hình hóa chất lượng nước cần tính đến động lực lan truyền ô nhiễm biến hình chúng theo dọc sông hay theo thể tích thủy vực (xáo trộn pha loãng nước) Vì vậy, mô hình tính toán một, hai hay ba chiều Tuy nhiên, khác biệt lớn phương pháp tính toán thường rõ ràng gần chỗ xả nước thải, trường hợp, khoảng cách từ chỗ vượt 30 m, phương pháp khác cho kết gần giống (Phancovskaia cộng sự, 1982) Sự phân tán số liệu gần chỗ xả giải thích tính phức tạp việc xét đến tính chất pha loãng Khi thành lập dự báo tác nghiệp ngắn hạn, nên tập trung áp dụng phương pháp tính toán sử dụng hệ số phương sai không bảo thủ cho phép xác định trường phân bố chất ô nhiễm xả nước thải Với dự báo chất lượng nước hạn dài, sử dụng phương pháp cân tính toán tính lưu lượng nước thải lưu lượng nước nơi tiếp nhận nồng độ chất ô nhiễm Khi sông vừa lớn cần chia đoạn tính toán từ tuyến đo ô nhiễm đến tuyến đo kiểm tra hay đến chỗ có nhập lưu, đến tuyến đo ô nhiễm Lựa chọn mô hình toán để dự báo chất lượng nước xác định diện số liệu gốc nhiệm vụ tính toán Sự ô nhiễm đối tượng nước dự báo trạng thái chúng chừng mực phụ thuộc vào phân bố nguồn ô nhiễm tối ưu hóa nguồn cần phải xuất phát từ nhiệm vụ thành lập điều kiện mà với ô nhiễm nhỏ tức giải vấn đề cực trị (Martruc, 1982) sở sử dụng phương trình khuếch tán chất ô nhiễm lỏng với số liệu cho trước trường vận tốc hệ số khuếch tán rối Vấn đề tìm cực trị giải cách thay đổi lựa chọn giá trị giả định (cực đại) tiêu chuẩn vệ sinh điểm tính toán phạm vi xem xét lựa chọn điểm nhỏ từ giá trị cực đại, giá trị tính toán Tính đắn việc lựa chọn nơi xả nước thải xây dựng nơi lấy nước xác phương pháp mô hình hóa vật lý Nó cho phép xác định vùng ô nhiễm xác định dòng chảy ngược (nếu có) cuãng mức độ làm nước thải Nó cần phải có bờ đáy không xói Khi thành lập chúng cần tuân thủ điều kiện đồng dạng thủy lực với tự nhiên Điều đạt cách phân tích phương trình vi phân, mô tả trình tác động qua lại nước thải nước tự nhiên đối tượng nước 2/4 Dự báo chất lượng tài nguyên nước Khi thiếu hệ phương trình vi phân có đầy đủ sở sử dụng lý thuyết thứ nguyên, tính đến ảnh hưởng nhân tố xác định trình nghiên cứu Tương tự động lực học mô hình tự nhiên quan trắc có tương tự động học hình học chúng số Frud Sự thu nhỏ cho phép củav tỷ lệ mô hình từ đến 500 giảm độ sâu xuống 10 cm (Phancovskaia cộng sự, 1982) Ngoài mô hình hóa thủy lực chất lượng nước tiến hành phương pháp tương tự khuếch tán điện đối lưu, dựa sở nghiên cứu quy luật lan truyền dòng điện môi trường dẫn điện tương tự môi trường nước (Drujzinhin, Suskin, 1975) Thực mô hình toán tương tự mô hình số máy tính số điện tử Như ví dụ số lượng cần thiết thông tin ban đầu với dự báo toán học trường ô nhiễm trường hợp thiết kế nơi xả nước thải dùng tập hợp số liệu cho phép tính toán phân bố nồng độ chất ô nhiễm bảo thủ hay không bảo thủ, thiếu hụt ôxy nước với xả nước thải từ bờ (Phancovskaia cộng sự, 1982): - lưu lượng nước cực tiểu suất đảm bảo 95 % tuyến xả - độ sâu độ rộng trung bình dòng - diện tích mặt cắt ngang dòng - độ dốc thủy lực bán kính lòng dẫn dòng chảy - vận tốc động lực trung bình dòng chảy - nồng độ độ hụt ôxy - hệ số tốc độ nhu cầu sinh hóa ôxy - hệ số tốc độ thông khí - lưu lượng nước thải chỗ từ ống xả - nồng độ chất ô nhiễm bảo thủ không bảo thủ nước thải xả Phụ thuộc vào tính chất tác động qua lại việc đổ với đối tượng nước mô hình áp dụng, dạng lượng thành phần thay đổi chút Mức độ phức tạp mô hình xác định số lượng độ tin cậy thông tin ban đầu, khả sử dụng máy tính độ mạnh chúng 3/4 Dự báo chất lượng tài nguyên nước Sự diện mô hình đa dạng dự báo chất lượng nước chi phối khả lựa chọn kết cuối sở đánh giá tính hiệu kinh tế phương án xét, phần lại tính đến khả điều khiển hệ thống thủy lợi cải tiến chúng Khi đường điều khiển tăng cường mức độ xử lý nước thải, hoàn thiện việc xả nước hay thành lập hồ chứa điều tiết Ưu cho phương án cần kinh phí chi phí vận hành với bảo toàn tiêu chuẩn chất lượng nước cho phép 4/4 .. .Dự báo chất lượng tài nguyên nước tối ưu tồn đối tượng nước tính đến tải trọng nước thải hay tiến hành lấy nước việc bảo toàn chất lượng nước tiến hành sử dụng mô hình tối ưu hóa Mô hình chất. .. mô hình xác định số lượng độ tin cậy thông tin ban đầu, khả sử dụng máy tính độ mạnh chúng 3/4 Dự báo chất lượng tài nguyên nước Sự diện mô hình đa dạng dự báo chất lượng nước chi phối khả lựa... trình tác động qua lại nước thải nước tự nhiên đối tượng nước 2/4 Dự báo chất lượng tài nguyên nước Khi thiếu hệ phương trình vi phân có đầy đủ sở sử dụng lý thuyết thứ nguyên, tính đến ảnh hưởng