Hiện nay, các số liệu quan trắc chất lượng nước sông Hương khá đồng bộ và đầy đủ, tuy nhiên việc tổng hợp các số liệu này và sử dụng các mô hình để mô phỏng, dự báo xu thế biến đổi chất lượng nước phục vụ cho mục đích quản lý chất lượng nước sông Hương vẫn chưa được quan tâm nhiều. Vì vậy, nghiên cứu áp dụng mô hình Qual2K cho sông Hương sẽ góp phần bổ sung tính đa dạng các công cụ phục vụ công tác quản lý chất lượng nước của địa phương. Theo số liệu của Viện Tài Nguyên Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học đơn vị được giao quan trắc chất lượng nước sông Hương, thuộc Trạm Quan trắc quốc gia, kết quả phân tích chất lượng nguồn nước sông Hương 5 năm trở lại đây cho thấy mức độ ô nhiễm các chất dầu, hữu cơ, vi sinh… có xu hướng tăng và một số chỉ tiêu quan trọng vượt tiêu chuẩn cho phép mức A2. Các thông số như tổng chất rắn lơ lửng (SS) tăng cao; giá trị pH, nồng độ Oxy hòa tan (DO) đang giảm. Chất lượng nước sông Hương đã bị ô nhiễm cục bộ, đáng báo động. Trong số các mô hình chất lượng nước đang được áp dụng, Qual2K là mô hình chất lượng nước sông tổng hợp, đơn giản và miễn phí được áp dụng phổ biến nhiều nơi trên thế giới. → Từ những lý do trên, đề tài “Đánh giá chất lượng nước dòng chính sông Hương áp dụng mô hình Qual2K” được thực hiện. Mục tiêu đề tài: Áp dụng mô hình Qual2K để đánh giá chất lượng nước dòng chính sông Hương. Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng nước dòng chính sông Hương. Tuy nhiên, kết quả mô phỏng chưa tính đến sự đóng góp các chất hữu cơ và dinh dưỡng của các hồ chứa lớn và nhỏ ở thượng nguồn sông hương. Phạm vi nghiên cứu: Dòng chính sông Hương.
Chương 2:Phương pháp Qual2K: Cơ sở lý thuyết phương pháp Qual2K với thành phần liên quan tới chất lượng nước, phương trình lan truyền chất có dạng sau: (I) (II) (III) (IV) (V) Trong đó: M: khối lượng chất (I): thay đổi khối lượng theo thời gian X: khoảng cách (II): khuếch tán Ax: diện tích mặt cắt ngang (III): chuyển tải U: vận tốc trung bình dòng chảy (IV): thành phần (nồng độ) thay đổi theo thời gian t: thời gian C: nồng độ chất D1: hệ số phân tán (V): nguồn từ bên lắng đọng chất [ Tạp chí khoa học, Đại học Huế, số 65, 2011, “ Áp dụng mô hình Qual2k đánh giá diễn biến chất lượng nước dòng sông Hương” Nguyễn Bắc Giang ] 2.1 Đặc điểm mô hình Qual2K: Qual2K có đặc điểm sau: - Một chiều Lòng sông nguồn nước trộn lẫn theo chiều dọc chiều sâu - Nhánh sông Hệ thống bao gồm sông với sông 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, dòng chảy ổn định mô - 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 mô - Phần mềm môi trường giao diện Qual2K công cụ môi trường Microsoft Windows Số lượng tính toán dùng chương trình Fortan 90 Excel sử dụng để hiển thị đồ thị giao diện cho người sử dụng - Mô hình chia nhỏ Qual2K phân chia hệ thống thành đoạn sông phần tử - Sự hình thành cacbon BOD Qual2K sử dụng hai dạng cacbon BOD tượng trưng cacbon hữu dạng oxy hóa chậm (slow CBOD) dạng oxy hóa nhanh (fast CBOD) - Sự thiếu oxy Qual2K điều chỉnh lượng thiếu oxy làm giảm phản ứng oxy hóa đến không với mức oxy thấp - Tác động qua lại nước trầm tích Nước trầm tích chảy mạnh làm hòa tan oxy dinh dưỡng mô bên bắt buộc Do lượng oxy ( SOD) dòng chảy dinh dưỡng mô công thức ổn định vật chất hữu cơ, phản ứng trầm tích nồng độ dạng hòa tán làm nước bão hòa - Tỏa nước Mô 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 toán công thức tảo, chất rắn vô vật vụn - pH Cả tính kiềm tổng cacbon vô mô - Mầm bệnh Một số đặc điểm chung giống bệnh mô phỏng, việc thủ tiêu mầm bệnh xác định công thức nhiệt độ, ánh sáng, ổn định - Tính chất động lực đặc trưng đoạn sông Qual2K cho phép rỏ nhiều tính chất động lực đoạn sông đặc trưng [10/01/2013, “quản lý lưu vực sông phương pháp Qual2k”, http://luanvan.co/luan-van/quan-ly-luu-vuc-song-bang-mo-hinhqual2k-1065/ ] 2.2 Các thông số cần thiết mô hình phương pháp xác định: Các nhóm số liệu đầu vào dùng để hiệu chỉnh, kiểm nghiệm mô hình bao gồm: - Lưu lượng dòng chảy: sử dụng lưu lượng nước tự nhiên sông Hương - Các thông số thủy lực: vận tốc dòng chảy, diện tích mặt cắt ngang, độ dốc, độ sâu dòng chảy, - Các hệ số tốc độ thông khí, số tốc độ phân hủy chất hữu cơ; tốc độ chuyển hóa nito photpho… - Các thông số chất lượng nước tháng mùa khô (tháng 5), mùa mưa (tháng 11) năm 2003 năm 2007 -Các thông số nguồn thải : nồng độ, tải lượng tính toán lưu lượng nguồn thải sinh hoạt, đô thi công nhiệp, [ Tạp chí khoa học, Đại học Huế, số 65, 2011, “ Áp dụng mô hình Qual2k đánh giá diễn biến chất lượng nước dòng sông Hương” Nguyễn Bắc Giang ] Để xác định thông số sử dụng phương pháp như: - Phương pháp so màu hay đo điện để xác định pH - Xác định tổng Nitơ phương pháp Kendal - Phương pháp hấp thụ quang phổ UV-VIS - Phương pháp đun hồi lưu - Phương pháp đo đạc profile vận tốc chất lỏng sử dụng sóng âm để xác định lưu lượng dòng chảy 2.3 Phương pháp mô hình hóa: Excel phục vụ cho giao diện Qual2K, tất đầu vào mô hình thực công cụ ttrong Excel -Bước 1: Copy file Q2Kv2_07.zip đến đường dẫn, file giải nén cho file sau: File Excel (Q2Kmasterv2_07.xls), file chạy (Q2Kfortan2_07.exe) Đầu tiên Qual2K cho phép chạy Qual2K hiển thị kết Thứ hai, Fortan thực việc tính toán mô hình Sẽ có hai file đường dẫn giống để mô hình chạy xác Cần ý chạy mô hình, số file tự động tạo Fortan trao đổi thông tin với excel Không xóa file zip Nếu vài lý do, sửa Qual2K, sử dụng file zip để cài đặt lại mô 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, sử dụng: Tools → Macro → Security Chọn mức trung bình - Bước 4: Mở Q2KmasterFortranv2_07.xls Khi làm việc với hộp thoại Macro Security Warning xuất Nhấn váo nút Enable Macros - Bước 5: Trên QUAL2K Worksheet di chuyển đến cột 10 vào đường dẫn đến DataFiles, C:\QUAL2K\DataFiles - Bước 6: Nhấn vào nút Run Fortran Nếu chương trình chạy không xác hai lí - Thứ nhất, phải sử dụng phiên cũ Microsoft Office, Qual2K không làm việc với chương trình cũ - Thứ hai, trình thực xảy số lỗi Một lỗi thường gặp sai đường dẫn Khi sai đường dẫn xuất hộp thoại cảnh báo Invalid Path → nhấn OK cho chạy quay trở lại QUAL2K Worksheet, phải vào đường dẫn Nếu chương trình chạy xác Qual2K bắt đầu thi hành cửa sổ mở cho thấy Fortran tính toán Nếu chương trình chạy thành công xuất hộp thoại Q2K FORTRAN → Nhấn OK hộp thoại plot options xuất Hộp thoại plot options cho phép chọn phần mềm mà muốn vẽ đồ thị Như thấy hình trên, mặc định sông Chú ý tất đồ thị cập nhật nhấn OK Sau lúc nhìn thấy đồ thị nhánh sông, nhấn nút bên trái bị che khuất - Bước 7: Trên QUAL2K Worksheet click nút Open Old File Mở đườn dẫn C:\QUAL2K\DataFiles Chúng ta nhìn thấy file tạo với tên rỏ cột 9, nhấn nút Cancel quay trở lại QUAL2K Chú ý: thời gian Qual2K chạy Một file liệu tạo với tên file rỏ cột QUAL2K Worksheet 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 làm ứng dụng [10/01/2013, “quản lý lưu vực sông phương pháp Qual2k”, http://luanvan.co/luan-van/quan-ly-luu-vuc-song-bang-mo-hinhqual2k-1065/ ] ... Nitơ phương pháp Kendal - Phương pháp hấp thụ quang phổ UV-VIS - Phương pháp đun hồi lưu - Phương pháp đo đạc profile vận tốc chất lỏng sử dụng sóng âm để xác định lưu lượng dòng chảy 2.3 Phương. .. [10/01/2013, “quản lý lưu vực sông phương pháp Qual2k , http://luanvan.co/luan-van/quan-ly-luu-vuc-song-bang-mo-hinhqual2k-1065/ ] 2.2 Các thông số cần thiết mô hình phương pháp xác định: Các nhóm số... Huế, số 65, 2011, “ Áp dụng mô hình Qual2k đánh giá diễn biến chất lượng nước dòng sông Hương” Nguyễn Bắc Giang ] 2.1 Đặc điểm mô hình Qual2K: Qual2K có đặc điểm sau: - Một chiều Lòng sông nguồn