một số mô hình toán trong nghiên cứu môi trường

việc áp dụng mô hình toán trong môi trường giúp ta rút ngắn thời gian, giảm chí phí. Do đó cần tìm hiểu kĩ về các mô hình toán, và ứng dụng của từng mô hình cho từng lĩnh vực để sử dụng chúng sao cho thích hợp, đạt hiệu quả cao.

Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn: Đinh Đại Gái Nhóm 14: STT HỌ VÀ TÊN Nguyễn Văn Nam Nguyễn Quý Tường Nguyễn Chí Thành Hồ Đức Linh Phạm Hoàng Duy MSSV 14065011 14077681 14105241 14111151 14022631 Định nghĩa Mô hình hoá toán học môi trường là: “phương pháp nghiên cứu mô tả trình xảy hệ thống môi trường cách sử dụng quan hệ toán học đơn giản hoá, hay mô hình thu nhỏ” Rút ngắn thời gian giảm chi phí đầu tư Lợi ích việc sử dụng mô hình toán thực tế Thay cho việc huy động hàng trăm nhân công với hàng nghìn ngày công, nhiều nơi, lấy nhiều mẫu môi trường chương trình toán Nó ứng dụng cho kỹ thuật môi trường, quản lý môi trường, cho giám sát, cho trạng, cho dự báo môi trường Nghiên cứu môi trường xã hội cộng đồng Hec Ras Mike 11 Exel Mô hình toán SMS 8.1 …… ENVIM 1.0 Mô hình Hec – Ras (1D) 4.1 Giới thiệu HEC-RAS HEC mô hình tính toán thủy lực Trung tâm Kỹ Thuật Thủy Văn – Quân đội Mỹ (The US Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center) thiết kế Trình diễn trình tính toán thuỷ lực cho mạng lưới sông suối Tính toán mực nước, lưu lượng, xâm nhập mặn vùng hải triều Công dụng Mô lan truyền ô nhiễm hệ thống sông Tính toán sô chất lượng nước lan truyền dung dịch, chất hoà tan Chuẩn bị số liệu cho mô hình Hec Ras 4.1 01 Nhập dự liệu hình học 02 03 04 Nhập dự liệu dòng chảy điều kiện biên Chạy mô hình 05 Xem xuất kết hình Ví dụ: Bài toán: Một sông có độ dài L=89000m, mặt cắt hình chữ nhật Ở thượng lưu có đáy rộng B=460 (m), cao trình đáy h=-8.9 (m) Cứ sau 3560 (m) sông mở rộng 92(m) Biết độ dốc đáy sông hệ số nhám không đổi i=1.25E-5 n=0.02, lưu lượng thượng lưu Q=2300 (m3/s) Hãy mô thủy lực chất lượng nước sông a)Số liệu mặt cắt 0m, 1780m, 3560m,5340 m,… tính từ cửa sông Bước 1: Chuẩn bị số liệu cho mô hình Hec-Ras Bước Nhập liệu địa hình b) Số liệu biên • Chọn hệ đơn vị: Vào Options/Unit systerm chọn  t Systerm International ht = sin  π    • Vào File chọn New Project, đặt tên (title) cho Project Vd1 • Vào Edit/GeoMetric Data, Chọn công cụ River Reach vẽ tuyến sông đặt tên cho tuyến sông Dạng bảng Ưu điểm Có thể quan sát trực tiếp hình ảnh bảng biểu hình để người sử dụng nhận biết điểm không phù hợp mà có biện pháp sửa chữa mô hình cho hợp lý, phù hợp với thực tế Khả phân tích liên hoàn từ trình phân tích thuỷ lực đến xói cầu tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng Mô hình Exel Ví dụ: Nghiên cứu khả hấp thụ ammonium đất trồng cà phê Isao ( Gia Lai) C Co mgN- mgNH mgNH NH4+/ Mẫu 4/L Iasao q 4+/g L đất 1/C 1/q logC logq 25,00 0,001 0,250 1000 4,00 -3,00 -0,602 50,00 0,002 0,500 500 2,00 -2,70 -0,301 75,00 0,010 0,750 100 1,33 -2,00 -0,125 100,00 0,417 0,996 2,4 1,00 -0,38 -0,002 Iasao 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 f(x) = - 0.8x + 4.17 R² = 0.86 0.5 1.33 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 1 1 = ( )+ qi q K L C q0 y = ax + b y = 0,003x + 0,776 Tính lượng amoni cần bón cho cho lần bón để tránh dư thừa gây ô nhiễm môi trường lãng phí phân bón Mô hình hoá – Phần mềm SMS 8.1 Ứng dụng Tính toán cao trình mực nước Tính vận tốc dòng chảy Đánh giá trạng vận chuyển chất ô nhiễm mt nước Minh hoạ tính toán thuỷ lực SMS Minh hoạ tính toán lan truyền ô nhiễm nước mặt SMS mô hình hoá vận tốc dòng chảy Ngoài có mô hình Mike 11 (Đan Mạch) là công cụ lập mô hình hiệu thiết kế chi tiết, quan lý vận hành hệ thống sông kênh dẫn dù hệ thống đơn giản hay phức tạp  thực loạt ứng dụng ngập lụt, dự báo quản lý lũ, chất lượng nước, phân tích vỡ đập, vận hành công trình, xâm nhập mặn, vận chuyển bùn cát sông, kênh dẫn, khu đất ướt vùng nước khác Mô hình ENVIM 1.0 ( Việt Nam) Mô lan truyền ô nhiễm COD, BOD, SS, TDS Dự báo ô nhiễm từ năm đến 10 năm Những điều kiện tối thiểu cần phải có: Điều kiện biên Thông số đầu vào Giới hạn hữu hạn Sử dụng máy tính để hỗ trợ giải toán phức tạp Kết luận Qua mô hình toán giúp việc nghiên cứu đánh giá Giúp giảm thời gian, chi phí nhân công Do cần tìm hiểu kĩ mô hình toán, ứng dụng mô hình cho lĩnh vực để sử dụng chúng cho thích hợp, đạt hiệu cao Cảm ơn thầy bạn lắng nghe [...]... thừa gây ô nhiễm môi trường cũng như lãng phí phân bón Mô hình hoá – Phần mềm SMS 8.1 Ứng dụng Tính toán cao trình mực nước Tính vận tốc dòng chảy Đánh giá hiện trạng vận chuyển chất ô nhiễm trong mt nước Minh hoạ tính toán thuỷ lực SMS Minh hoạ tính toán lan truyền ô nhiễm nước mặt SMS mô hình hoá vận tốc dòng chảy Ngoài ra còn có mô hình Mike 11 (Đan Mạch) là một công cụ lập mô hình hiệu quả khi... thể quan sát trực tiếp hình ảnh và bảng biểu trên màn hình để người sử dụng có thể nhận biết được những điểm không phù hợp mà có biện pháp sửa chữa mô hình cho hợp lý, phù hợp nhất với thực tế Khả năng phân tích liên hoàn từ quá trình phân tích thuỷ lực đến xói dưới cầu tạo điều kiện rất thuận lợi cho người sử dụng Mô hình Exel Ví dụ: Nghiên cứu khả năng hấp thụ ammonium trong đất trồng cà phê ở... cao mực nước giảm từ thượng lưu đến hạ lưu Mô hình HEC-RAS trong mô phỏng chất lượng lượng nước mặt I) Số liệu chất lượng nước Edit -> Water Quality Data Nhiệt độ Chất dinh dưỡng Bảo toàn tùy ý 1) Điều kiện biên (Boundary conditions) 2) Điều kiện ban đầu (Initial conditions) 3) Hệ số khuếch tán (Dispersion Coefficients) uw Γ = 0.011m * yu u* = gyS m là một hệ số; u là tốc độ dòng chảy; w là độ rộng trung... sâu trung bình của mực nước u* là shear vận tốc 4) Số liệu khí tượng (Meteorology Datasets) 4) Số liệu khí tượng (Meteorology Datasets) U2 = a + bUzc Trong đó a, b và c là các hệ số Sau khi tính được tốc độ gió ở mực 2m theo công thức trên cần hiệu chỉnh lại theo mức độ ổn định của khí quyển dựa theo số richarson Nutrient Parameters Chạy mô hình (Mô phỏng chất lượng nước) Hiển thị kết quả View -> WQ... thúc nhập liệu vào File/Save Geometry Data as/ và đặt tên cho file địa hình Bước 3: Nhập liệu về điều kiện biên Vào Edit/Unsteady Flow Data Bước 4: Chạy mô hình Vào Run/Unsteady Flow Analysis Bước 5: Trích xuất và hiện thị kết quả Q, h tại các mặt cắt Vào View/Stage and Flow Hydrographs, chọn mặt cắt (River Sta) để hiện thị kết quả mô phỏng vào công cụ “Profile output Table” để trích xuất dữ liệu: Với... thiết kế chi tiết, quan lý hoặc vận hành hệ thống sông và kênh dẫn dù hệ thống đó đơn giản hay phức tạp  có thể thực hiện trên một loạt các ứng dụng như ngập lụt, dự báo và quản lý lũ, chất lượng nước, phân tích vỡ đập, vận hành công trình, xâm nhập mặn, vận chuyển bùn cát trong sông, kênh dẫn, khu đất ướt và các vùng nước khác ... 14111151 14022631 Định nghĩa Mô hình hoá toán học môi trường là: “phương pháp nghiên cứu mô tả trình xảy hệ thống môi trường cách sử dụng quan hệ toán học đơn giản hoá, hay mô hình thu nhỏ” Rút ngắn... dụng mô hình toán thực tế Thay cho việc huy động hàng trăm nhân công với hàng nghìn ngày công, nhiều nơi, lấy nhiều mẫu môi trường chương trình toán Nó ứng dụng cho kỹ thuật môi trường, quản lý môi. .. trường, quản lý môi trường, cho giám sát, cho trạng, cho dự báo môi trường Nghiên cứu môi trường xã hội cộng đồng Hec Ras Mike 11 Exel Mô hình toán SMS 8.1 …… ENVIM 1.0 Mô hình Hec – Ras (1D)