BÁO CÁO THỰC TẬP - Phần 1 cơ sở lý thuyết của mô hình QUAI2K

Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Phần Cơ sở lý thuyết mơ hình QUAl2K Giới Thiệu QUAL2K ( Q2K) mơ hình chất lượng nước sơng dịng chảy cải tiến từ cho mơ hình QUAL2E (Q2E) (Brown and Barnwell 1987) Q2K tương tự Q2E với đặc điểm sau: • Một chiều Lịng sơng nguồn nước trộn lẫn theo chiều dọc chiều sâu • Nhánh sơng Hệ thống bao gồm sơng với sơng nhánh • Diel heat budget Khối nhiệt nhiệt độ mô công thức khí tượng học mức độ thời gian • Tính chất thủy lực ổn định Đồng nhất, dịng chảy ổn định mơ • Động học chất lượng nước diel Chất lượng nước thay đổi mô theo mức độ thời gian • Nhiệt khối lượng đầu vào Điểm không điểm chịu tải nước chảy mơ QUAL2K cịn bao gồm phần tử mới: • Phần mềm mơi trường giao diện Q2K công cụ môi trường Microsoft Windows Số lượng tính tốn dùng chương trình Fortran 90 Excel sử dụng để hiển thị đồ thị giao diện cho người sử dụng Tất giao diện có tác dụng chương trình Microsoft Office dùng ngôn ngữ: Công cụ Visual Basic( VBA) • Mơ hình chia nhỏ Q2E chia hệ thống thành đoạn sơng gồm phần tử có khoảng cách Q2K phân chia hệ thống thành đoạn sơng phần tử Thêm vào đó, khối lượng dịng chảy vào nhiều phần tử • Sự hình thành cacbon BOD Q2K sử dụng dạng Cacbon BOD tượng trưng carbon hữu Hai dạng dạng oxy hóa chậm (slow CBOD) dạng oxy hóa nhanh (fast CBOD) • Sự thiếu Oxy(Anoxia) Q2K điều chỉnh lượng thiếu Oxy làm giảm phản ứng oxy hóa đến khơng với mức oxy thấp Thêm vào đó, q trình khử Nito mơ hình phản ứng bậc làm cho nồng độ oxy xuống thấp Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp • • • • • • • Tác động qua lại nước trầm tích Nước trầm tích chảy mạnh làm hịa tan Oxy dinh dưỡng mơ bên bắt buộc Do lượng oxy (SOD) dịng chảy dinh dưỡng mô công thức ổn định vật chất hữu cơ, phản ứng trầm tích, nồng độ dạng hịa tan làm nước q bão hịa Tảo nước Mơ hình mô gắn liền với tảo nước Tảo thay đổi hóa học lượng pháp Sự tiêu hủy ánh sáng Sự tiêu hủy ánh sáng tính tốn cơng thức tảo, chất rắn vơ vật vụn pH Cả tính kiềm tổng cacbon vơ mơ pH dịng sơng tính tốn dựa hai lượng Mầm bệnh Một đặc điểm chung giống bệnh mô việc thủ tiêu mầm bệnh xác định công thức nhiệt độ, ánh sáng, ổn định Tính chất động lực đặc trưng đoạn sông Q2K cho phép bạn rõ nhiều tính chất động lực đoạn sơng đặc trưng Đập thác nước, tính chất thủy lực đập nước ảnh hưởng đến đập thác nước mà vận chuyển rõ ràng Bắt đầu chương trình Ngay cho thấy dạng chương trình nào, Excel phục vụ cho giao diện QUAL2K Tất đầu vào đầu mơ hình thực công cụ Excel, tất công thức Excel dùng ngôn ngữ: Visual Basic for Applications (VBA) Tất cơng thức tính tốn công cụ Fortran 90 thi hành mau lệ Tiếp sau bước có mơ hình cài đặt lên máy tính bạn sử dụng chúng để làm mô Bước 1: copy the file, Q2Kv2_07.zip đến đường dẫn (ví dụ, C:\) file giải nén cho file sau : file Excel (Q2KMasterv2_07.xls), file chạy (Q2KFortran2_07.exe) Đầu tiên giao diện Q2K cho phép bạn chạy Q2K biểu lộ kết Thứ hai Fortran thực cơng việc thực tế tính tốn mơ hình Sẽ có hai file đường dẫn giống để mơ hình chạy xác Chú ý sau bạn chạy mơ hình, số file tự động tạo Fortran trao đổi thơng tin với Excel Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Chú ý khơng xóa file Zip Nếu vài lý do, bạn sửa Q2k, bạn sử dụng file zip để cài đặt lại mơ hình Bước 2: tạo file theo đường dẫn C:\Q2Kv2_07 gọi file liệu Datafiles Bước 3: mở Excel chắn macro security mức trung bình (tranh 1) yêu cầu sử dụng : Tools → Macro → Security Chắc chắn mức medium chọn Figure The Excel Macro Security Level dialogue box In order to run Q2K, the Medium level of security should be selected Mở Q2KMasterFortranv2_07.xls Khi bạn làm việc với hộp thoại Macro Security sau: Figure The Excel Macro security dialogue box In order to run Q2K, the Enable Macros button must be selected Kích vào nút Enable Macros Bước : Trên QUAL2K Worksheet di chuyển đến cột 10 vào đường dẫn đến DataFiles, C:\QUAL2K\DataFiles xem tranh thứ Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Figure The QUAL2K Worksheet showing the entry of the file path into cell B10 Bước : Kích vào nút Run Fortran Nếu chương trình làm việc khơng xác Có hai lý làm chương trình làm việc khơng xác Đầu tiên bạn phải sử dụng phiên cũ Microsoft Office Excel phiên cũ làm việc Q2K không làm việc với phiên cũ Thứ hai bạn tạo số lỗi công cụ bước trước Một lỗi thường gặp bạn mơ hồ đường dẫn bạn vào cột 10 giả sử bạn đường dẫn C:\Q2KFortranv2_07\DataFles bạn nhận lỗi sau : Figure An error message that will occur if you type the incorrect file path into cell B10 on the QUAL2K Worksheet Nếu xảy kích Ok cho chạy quay trở lại QUAL2K Worksheet bạn phải vào đường dẫn Nếu chương trình làm việc xác Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Q2K bắt đầu thi hành cửa sổ mở cho thấy Fortran tính tốn (tranh 5) Figure This window is displayed showing the progress of the model computations as executed in Fortran It allows you to follow the progress of a model run Chương trình mơ sơng với hai nhánh sơng Nếu chương trình làm việc xác hộp thoại sau xuất bạn chạy thành công Ấn Ok, hộp thoại sau xuất Hộp thoại cho phép bạn chọn phần hệ thống bạn muốn vẽ đồ thị Như thấy, mặc định sơng Ấn Ok nhìn thấy thời gian chạy sơng Chú ý tất đồ thị cập nhật nhấn OK Ngắt lúc bạn nhìn thấy đồ thị nhánh sông, bạn nhấn nút bên trái bị che khuất Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Nguyên nhân đồ thị hộp thoại chọn xuất Kéo xuống bạn chọn nhánh khác Bước 7: Trên QUAL2K Worksheet click nút Open Old File Mở đường dẫn C:\Q2Kv2_07\DataFiles Bạn nhìn thấy file tạo với tên rõ cột (trong trường hợp tranh thứ Bogus062807.q2k) click nút hủy bỏ cacel quay trở lại Q2K Chú ý thời gian Q2K chạy Một file liệu tạo với tên file rõ cột QUAL2K Worksheet (Figure 3) Chương trình tự động thêm vào phần mở rộng q2k cho tên file Từ đè lên phiên file trước, chắn tạo thay đổi tên file bạn làm ứng dụng Bây bạn chạy thành cơng Q2K máy tính bạn, trang tài liệu khoa học làm tảng cho mơ hình Sự chia đoạn tính chất thủy lực Mơ hình miêu tả dịng sơng dãy đoạn sơng Nó tượng trưng cho qng sơng có tính chất thủy lực giống ( ví dụ độ dốc, độ rộng đáy ) miêu tả tranh thứ 6, số đoạn sông tăng theo thứ tự thượng nguồn đoạn sơng Chú ý điểm nguồn điểm nguồn điểm chảy điểm khơng chảy có vị trí theo suốt chiều dài sông Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Headwater boundary Point source Point withdrawal Point source Non-point source Point withdrawal Non-point withdrawal Point source Downstream boundary Figure QUAL2K segmentation scheme for a river with no tributaries Hệ thống gồm sông nhánh (hình7) Số lượng đoạn sơng đánh số đoạn tăng dần thượng nguồn sơng Khi đến chỗ nối với nhánh sông đoạn sông số thứ tự tiếp tục đánh từ thượng nguồn từ nhánh sông Quan sát thượng nguồn nhánh sông số liên dãy xếp tương tự đến đoạn sông Chú ý nhánh sông lớn hệ thống quy đoạn sông Đặc biệt thực tế quan trọng phần mềm cung cấp đồ thị đầu mơ hình đoạn sơng Phần mềm tạo đồ thị riêng biệt hệ thống sơng sơng nhánh Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp HW#1 HW#2 HW#3 ib r 11 T 10 Tr ib 12 13 14 15 16 17 18 HW#4 22 19 Tr ib 23 20 24 21 Main stem 25 26 27 28 29 (a) A river with tributaries (b) Q2K reach representation Figure QUAL2K segmentation scheme for (a) a river with tributaries The Q2K reach representation in (b) illustrates the reach, headwater and tributary numbering schemes Cuối mơ hình đoạn sơng chia thêm dãy phần tử có khoảng cách Trong tranh thứ rõ số phần tử mong muốn n=4 Reach Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Elements Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Figure If desired, any model reach can be further subdivided into a series of n equal-length elements Tóm lại thuật ngữ sử dụng miêu tả cách tổ chức địa hình dịng sơng theo Q2K Đoạn sơng Độ dài sơng với tính chất thủy lực giống Phần tử Đơn vị mơ hình tính tốn mà chia nhỏ đoạn sông Khúc sông Một tập hợp đoạn sông tượng trưng cho một nhánh hệ thống bao gồm nhánh sông nhánh Thượng nguồn Ranh giới bên mơ hình đoạn sơng Cân dịng chảy Như đã miêu tả phần trước, đơn vị mơ hình Q2K phần tử Một dịng chảy ổn định cân phương tiện cho mơ hình phần tử Qi = Qi −1 + Qin,i − Qout ,i [1] Trong Qi lượng chảy từ phần tử i vào phần tử xi dịng i + [m3/d], Qi–1 lượng chảy vào từ phần tử ngược dòng i – [m3/d], Qin,i tổng lượng chảy vào phần tử từ điểm nguồn điểm nguồn [m3/d], Qout,i tổng lượng chảy từ phần tử đến điểm chảy khơng phải điểm chảy [m3/d] Vì vậy, lượng chảy xi dịng chênh lệch lượng vào nguồn nước tăng thêm trừ lượng chảy mát Qin,i Qout,i i−1 Qi−1 i Qi i+1 Figure Element flow balance Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Tổng lượng chảy vào từ nguồn tính tốn sau Qin,i = psi ∑ Q ps,i , j + j =1 npsi ∑ Qnps,i, j [2] j =1 Trong Qps,i,j lượng chảy vào từ điểm nguồn thứ j đến phần tử i, psi tổng số điểm nguồn đến phần tử i, Qnps,i,j lượng chảy vào từ điểm điểm nguồn chảy tới phần tử i, npsi tổng số điểm điểm nguồn chảy vào phần tử i Tổng lượng chảy từ nguồn chảy tính tốn sau: Qout,i = pai ∑ Q pa ,i , j + j =1 npai ∑Q j =1 npa ,i , j [3] Trong Qpa,i,j lượng chảy điểm chảy thứ j từ phần tử i, pai tổng số điểm chảy từ phần tử i, Qnpa,i,j lượng chảy điểm điểm chảy thứ j từ phần tử i, npai tổng số điểm điểm chảy từ phần tử i Các điểm điểm nguồn điểm chảy mơ đường nguồn Nhìn tranh10, điểm khơng phải điểm nguồn điểm chảy phân ranh giới điểm bắt đầu điểm kết thúc dài đến hàng kilomet Nó chảy phân bố từ phần tử , theo chiều dài chiều rộng Qnpt 25% 25% 50% 1 start end Figure 10 The manner in which non-point source flow is distributed to an element Tính chất thủy lực học Một lượng chảy phần tử tính tốn, chiều rộng chiều sâu tính tốn theo cách sau : weirs, rating curves, and công thức Manning Chương trình lựa chọn cách trên: Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 10 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Nếu chiều rộng chiều cao đập nhập vào, đập nước chọn làm phương tiện tính tốn • Nếu chiều rộng chiều cao đập hệ số đường cong ( a  ) nhập vào Phương tiện rating curves chọn làm phương tiện tính tốn • Nếu khơng có quy định trước mét Q2K sử dụng công thức Manning • 3.2.1 Đập nước Bức tranh 11 cho thấy có đập nước miêu tả Q2K Chú ý đập nước xảy điểm cuối phần tử đơn đoạn sông, tranh 11 cho thấy thông số sau Hi chiều sâu phần tử ngược dòng đập nước [m], Hi+1 chiều sâu phần tử xi dịng đập [m], elev2i độ cao so với mực nước biển điểm cuối phần tử ngược dòng [m], elev1i+1 độ cao so với mực nước biển điểm đầu phần tử xi dịng Hw độ cao đập elev2i , Hd độ hạ thấp độ cao mực nước bề mặt phần tử i phần tử i +1 (a) Side (b) Cross-section Bw Hi Hd Hw Hh Hi Hw Hi+1 elev2i elev1i+1 elev2i elev1i+1 Figure 11 A sharp-crested weir occurring at the boundary between two reaches Hh độ cao đỉnh bên đập [m], Bw chiều rộng đập [m] Chú ý chiều rộng đập khác với chiều rộng phần tử, Bi Đây dạng đập Hh/Hw < 0.4, dịng chảy có liên quan đến đầu nguồn (Finnemore and Franzini 2002) Qi = 1.83B w H h3 / [4] Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 11 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Trong Qi lượng chảy từ phần tử ngược dòng đập, m /s, Bw, Hh mét Công thức làm sang tỏ sau:  Qi H h =   1.83B w    2/3 [5] Kết sử dụng để tính tốn chiều sâu phần tử i, H i = H w + H h [6] Và tính độ hạ thấp đập H d = elev i + H i − elev1i +1 − H i +1 [7] Chú ý độ hạ thấp sử dụng để tính tốn lượng Oxy CO2 di chuyển qua đập ( xem trang 55 60) Tại khu vực mặt cắt ngang, chiều sâu, bề mặt thể tích phần tử i tính tốn sau Ac ,i = Bi H i [8] Ui = Qi Ac ,i [9] As ,i = Bi ∆xi Vi = Bi H i ∆xi Trong Bi độ rộng phần tử i, ∆xi chiều dài phần tử i Chú ý nhiều đoạn sông với nhiều đập, đoạn sông với chiều rộng nhập vào Giá trị nhập vào cột AA ( nhãn "Bottom Width") Reach Worksheet 3.2.2 Hệ số đường cong Phương trình lũy thừa sử dụng mối liên quan giá trị trung bình chiều dọc chiều sâu phần tử đoạn sông U = aQ b [10] H = αQ β [11] Trong a, b, α , β hệ số kinh nghiệm xác định từ phán tán dọc trục phát tán theo giai đoạn ứng với hệ số đường cong Giá trị chiều dọc chiều sâu dùng để xác định diện tích mặt cắt ngang chiều rộng Q U [12] A B = c [13] H Ac = Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 12 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Diện tích bề mặt thể tích tính sau As = B∆x V = BH∆x Số mũ b β đặc trưng bảng ý tổng b β phải Nếu trường hợp mà chiều rộng giảm với gia tăng dòng chảy Nếu tổng chúng kênh sơng hình chữ nhật Table Typical values for the exponents of rating curves used to determine velocity and depth from flow (Barnwell et al 1989) Equation Exponent U = aQ b H = αQ β b Typical value 0.43 Range 0.4−0.6 β 0.45 0.3−0.5 Trong số ứng dụng, bạn phải rõ giá trị số chiều dọc chiều sâu không làm thay đổi dịng chảy Nó làm đặt b β xếp a cân với yêu cầu chiều dọc α cân với yêu cầu chiều sâu Công thức manning Mỗi phần tử đoạn sơng riêng biệt lý tưởng hóa hình thang ( trang 12) Với điều kiện dịng chảy ổn định cơng thức manning sử dụng thể mối quan hệ dòng chảy chiều sâu 3.2.3 Q= S 01 / Ac5 / [14] n P2/3 Trong Q lưu lượng dòng chảy [m3/s], S0 độ dốc đáy sông [m/m] , n hệ số gồ ghề, Ac diện tích mặt cắt ngang [m2] P chu vi thấm ướt [m] S0 B1 H ss1 B0 ss2 Q, U Figure 12 Trapezoidal channel Diện tích mặt cắt ngang lịng sơng hình thang tính tốn sau Ac = [ B0 + 0.5( s s1 + s s ) H ] H [15] Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 13 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Trong B0 chiều rộng đáy sơng [m], ss1 ss2 hai độ dốc cạnh xem hình 12, [m/m], H chiều sâu phần tử [m] Chu vi thấm ướt tính sau P = B0 + H s s21 + + H s s22 + [16] Sau biến đổi cơng thức 16, 15 14 tính tốn lặp lại chiều sâu (Chapra and Canale 2006), (Qn) /  B0 + H k −1 s s21 + + H k −1 s s22 +    Hk = S / 10 [ B0 + 0.5( s s1 + s s ) H k −1 ] 2/5 [17] Trong k = 1, 2, …n n số lần lặp Ban đầu ước chừng H0 = dùng Phương pháp kết thúc đánh giá sai số bên nhỏ 0.001% Đánh giá sai số tính sau εa = H k +1 − H k × 100% [18] H k +1 Diện tích mặt cắt ngang xác định công thức 15 vận tốc xác định từ cơng thức sau, U= Q [19] Ac Giá trị trung bình chiều rộng phần tử B[m] tính tốn sau: B= Ac [20] H Chiều rộng bên B1[m] thể tính toán sau B1 = B0 + ( s s1 + s s ) H Diện tích bề mặt thể tích phần tử tính toán sau: As = B1 ∆x V = BH∆x Đề xuất giá trị hệ số manning cho bảng 2, n đặc trưng cho giá trị dòng chảy chiều sâu (Gordon et al 1992) Chiều sâu giảm chiều dòng chảy thấp, liên quan đến dao động thường xuyên tăng lên Giá trị hệ số manning cơng bố từ 0.015 lịng sơng nhẵn nhịu đến 0.15 lịng sơng gồ ghề miêu tả tình trạng dịng chảy có khả tạo thành bãi ngầm (Rosgen, 1996) Điều kiện tới hạn độ sâu ước lượng chất lượng nước đại thể bãi ngầm sâu liên quan đến tính chất gồ ghề độ cao Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 14 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Table The Manning roughness coefficient for various open channel surfaces (from Chow et al 1988) MATERIAL Man-made channels Concrete Gravel bottom with sides: Concrete mortared stone Riprap Natural stream channels Clean, straight Clean, winding and some weeds Weeds and pools, winding Mountain streams with boulders Heavy brush, timber n 0.012 0.020 0.023 0.033 0.025-0.04 0.03-0.05 0.05 0.04-0.10 0.05-0.20 3.2.4 Thác nước Trong phần 3.2.1 chảy nước đập tính tốn, giá trị cần tính tốn tăng dần xảy vài trường hợp Thêm vào đập , chảy xuống xảy thác nước Chú ý thác nước xảy điểm cuối đoạn sông Hi Hd elev2i Hi+1 elev1i+1 Figure 13 A waterfall occurring at the boundary between two reaches Qual2k tính tốn dịng chảy trường hợp độ cao so với mực nước biển dốc ranh giới hai đoạn sông , cơng thức dùng để tính tốn hạ thấp dòng chảy Chú ý hạ thấp tính tốn độ cao so với mực nước biển xi dịng kết thúc đoạn sơng lớn điểm bắt đầu đoạn sơng xi dịng nghĩa elev2i > elev1i+1 Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 15 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp 3.3Travel Time (Thời gian di chuyển) Thời gian lưu phần tử tính tốn sau: τk = Vk Qk (1) Trong τk thời gian lưu phần tử thứ k [d] Vk thể tích phần tử thứ k [m3], Ac,k∆xk, Ac,k diện tích mặt cắt ngang phần tử thứ k[m2], ∆xk độ dài phần tử thứ k[m] Thời gian tích lũy để xác định thời gian di chuyển khắp chiều dài đoạn sông, ví dụ thời gian di chuyển từ đầu nguồn đến cuối nguồn phần tử thứ j đoạn sơng tính tốn sau tt, j = j ∑τ k =1 k [22] Trong tt,j thời gian di động 3.4 Phát tán dọc trục Hai lựa chọn sử dụng để xác định phát tán dọc trục ranh giới hai phần tử Đầu tiên, người sử dụng đánh giá, giá trị nhập vào Reach Worksheet Nếu người sử dụng không nhập giá trị, công thức bên dùng tính tốn phát tán tính chất thủy lực lịng sơng (Fischer et al 1979), E p ,i = 0.011 U i2 Bi2 H iU i* [23] Phát tán dọc trục phần tử i phần tử i+1 [m2/s], Ui vận tốc [m/s], Bi chiều rộng [m], Hi giá trị trung bình chiều sâu [m] Ui* vận tốc cắt [m/s] Nó tính sau U i* = gH i S i [24] Trong g gia tốc trọng trường [= 9.81 m/s2] S độ dốc lịng sơng [khơng thứ ngun] Sau tính tốn Ep,i, số phát tán tính sau: E n,i = U i ∆xi [25] Độ phát tán mơ hình Ei ( giá trị sử dụng tính tốn mơ hình) Nếu En,i ≤ Ep,i, độ phát tán mơ hình, Ei Ep,i − En,i Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 16 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp Nếu En,i > Ep,i, độ phát tán mơ hình Trong số trường hợp đây, kết độ phát tán mơ hình lớn độ phát tán vật lý Như vậy, trộn lẫn phát tán cao thực tế, Chú ý dịng sơng chảy ổn định, tập trung độ dốc không đáng kể Nếu khác quan trọng, lựa chọn phần tử có chiều dài nhỏ số phát tán mơ hình trở thành nhỏ số phát tán vật lý Nhiệt độ mơ hình Như hình 14, cân nhiệt cần tính tốn trao đổi nhiệt từ phần tử gần kề, tải xuống, dòng chảy ra, khơng khí trầm tích Một cân nhiệt viết với phần tử i, sau: Qout ,i dTi Qi −1 Q E' E' = Ti −1 − i Ti − Ti + i −1 ( Ti −1 − Ti ) + i ( Ti +1 − Ti ) dt Vi Vi Vi Vi Vi +  m3  ρ w C pwVi  10 cm W h ,i J a ,i J s ,i   m   m  +  ρ C H  100 cm  + ρ C H  100 cm  w pw i w pw i  [26] Trong Ti nhiệt độ phần tử i, [0C], t thời gian [d], E’I hệ số phát tán lớn phần tử i phần tử i+1 [m3/d], Wh,i mạng nhiệt từ điểm nguồn điểm nguồn phần tử i[cal/d] ρw tỷ trọng nước [g/m3], Cpw nhiệt dung riêng nước [cal/(g oC)], Ja,i dịng chảy nhiệt khơng khí nước [cal/(cm2 d)], Js,i dịng chảy nhiệt nước trầm tích [cal/(cm2 d)] heat load inflow dispersion atmospheric transfer heat withdrawal outflow i dispersion sediment-water transfer sediment Figure 14 Heat balance for an element Hệ số phát tán tính toán sau: Ei' = E i Ac ,i ( ∆xi + ∆xi +1 ) / [27] Chú ý hai loại điều kiện biên sử dụng đến điểm cuối dịng chảy xi dịng sơng, (1) điều kiện phát tán Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 17 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp (2) điều kiện xi dịng chảy, hội lựa chọn tạo Downstream Worksheet Mạng nhiệt từ nguồn tính tốn sau (recall Eq 2) npsi  psi  Wh,i = ρC p  Q ps ,i , j T psi , j + Qnps ,i , j Tnpsi , j  [28]  j =1  j =1 ∑ ∑ Tps,i,j nhiệt độ điểm nguồn thứ j phần tử i[0C] Tnps,i,j nhiệt độ điểm điểm nguồn phần tử i[0C] 4.1 Dòng nhiệt bề mặt Như miêu tả hình 15, thay đổi nhiệt độ bề mặt mô kết hợp trình J h = I (0) + J an − J br − J c − J e [29] I(0) xạ mặt trời sóng ngắn bề mặt nước, Jan xạ sóng dài khơng khí, Jbr phản xạ sóng dài từ nước, Jc độ dẫn điện, Je bốc Tất dòng chảy biểu diễn cal/cm2/d non-radiation terms radiation terms air-water interface solar shortwave radiation atmospheric longwave radiation water longwave radiation conduction and convection evaporation and condensation net absorbed radiation water-dependent terms Figure 15 The components of surface heat exchange 4.1.1 Bức xạ mặt trời Mơ hình tính tốn số lượng lớn xạ mặt trời vào nước đường vĩ độ (Lat) kinh độ (Llm) đặc biệt bè mặt trái đất Số lượng công thức xạ tầng khí trái đất, mà vận chuyển khơng khí yếu, khơng khí lỗng, mây bao phủ, phản xạ, bóng tối Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 18 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp I (0) = I0 at ac (1 − R s ) extraterrestrial atmospheric cloud reflection radiation attenuation attenuation (1 − S f ) shading [30] Trong I(0) xạ mặt trời bề mặt nước [cal/cm2/d], I0 xạ ngồi khí ( tầng khí trái đất), [cal/cm2/d], at khơng khí lỗng, ac mây mỏng, Rs suất phản chiếu (phản xạ nhỏ), Sf hệ số hiệu bóng tối ( trơt ngại nhỏ sinh vật Phần Tổng quan lưu vực sông Nhuệ - Đáy Giới thiệu chung Lưu vực sơng phần bề mặt, bao gồm độ dày tầng thổ nhưỡng, tập trung nước vào sông Lưu vực sông thực gồm phần tập trung nước mặt tập trung nước đất Việc xác định phần tập trung nước đất khó khăn, chừng mực định dịng sơng cụ thể, xem lưu vực tập trung nước mặt nước đất trùng không mắc phải sai số lớn Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy nằm hữu ngạn sơng Hồng với diện tích tự nhiên 7665 km2, dân số đến năm 2000 8.209,2 nghìn người Lưu vực bao gồm phần Thủ đô Hà Nội, thành phố, 47 thị xã, thị trấn, 44 quận huyện 990 xã, phường Lưu vực có toạ độ địa lý từ 200 - 21020' vĩ độ Bắc 1050 106030' kinh độ Đông, bao gồm tỉnh sau: Hồ Bình, Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình Sơng nhuệ chảy qua nhiều tỉnh với chiều dài 74 km, rộng trung bình 30 – 40 m nhánh lớn khác chảy ngang qua trục tơ lịch, lương, đồng bồng, cầu ngà … hai sông nhuệ đáy cung cấp nước tưới cho nhiều khu vực đồng bắc Theo đại diện tỉnh Nam Định, mùa hè mùa đông nước sông Đáy bị ô nhiễm hữu vi sinh, xuất dư lượng thuốc bảo vệ thực vật dầu mỡ Sông Đáy nguyên phân lưu lớn sơng Hồng, có chiều dài khoảng 247 km, cửa Hát Môn cửa Đáy trước đổ biển Đông Do ảnh hưởng đập Đáy nên đoạn thượng nguồn (từ sau đập Đáy đến Ba Thá dài 71 km) Bùi Ngọc Hiếu_QLMT_K48 19 Báo Cáo thực tập tốt nghiệp sông Đáy gần sông chết Lượng nước chủ yếu cung cấp cho sông Đáy lấy từ sông nhánh đổ vào, quan trọng sơng Tích, sông Bôi, sông Đào sông Nhuệ 2.Các số liệu cần thiết để phục vụ cho việc mô Để mơ mơ hình chất lượng nước sơng đưa biện pháp quản lý môi trường hữu hiệu cần phải có số liệu, liệu cần thiết phục vụ cho việc mơ • Số liệu thủy lực bao gồm số liệu địa hình thủy văn • Số liệu phát tán nhiễm bao gồm thông số gây ô nhiễm cảu nhà máy khu dân cư Về địa hình, thủy văn lưu vực: Nằm trải dài theo phương vĩ tuyến từ Hà Tây đến Nam Định lại chịu ảnh hưởng hưởng nhiều đới cấu trúc địa chất khác khiến cho địa hình khu vực nghiên cứu có phân hóa rõ nét theo hướng Tây Đơng – Bắc Nam Xét mặt cấu trúc ngang từ tây sang đơng chia địa hình nghiên cứu thành vùng sau: Vùng đồi núi: Địa hình núi phân bố phía tây tây nam chiếm khoảng 30% diện tích, có hướng thấp dần từ ĐB xuống TN biển thấp dần từ Tây sang Đông Phần lớn dãy núi thấp có độ cao trung bình 400 - 600m cấu tạo đá trầm tích lục nguyên, cacbonat; vài khối núi có độ cao 1.000m cấu tạo đá trầm tích phun trào khối núi Ba Vì có đỉnh cao 1.296m, khối núi Viên Nam có đỉnh cao 1.031m cấu tạo đá xâm nhập granit khối núi Đồi Thơi (Kim Bôi Hồ Bình) có đỉnh cao 1.198m Địa hình núi khu vực có phân dị mang đặc trưng hình thái khác Địa hình đồi tách với địa hình núi đồng độ chênh cao