De cuong mo hinh hoa

MƠ HÌNH HĨA QLTN VÀ MT Câu Trình bày giai đoạn trình xây dựng mơ hình Các giai đoạn cần thiết xây dựng mơ hình mơi trường gồm: 1.Giai đoạn lý thuyết: cần thiết hình thành mục tiêu nghiên cứu q trình mơi trường từ quan điểm mô tả đối tượng cách ngắn gọn Giai đoạn gồm bước sau đây: • Tìm kiếm ngun mẫu mơ tả ngắn gọn q trình mơi trường để hình thành mơ hình tốn cho nghiên cứu tiếp theo; • Phân tích tương thích số liệu đo đạc thực địa mà người xây dựng mơ hình có với nguyên mẫu dự định chọn; • Đánh giá giới hạn ứng dụng nguyên mẫu để đạt mục tiêu nghiên cứu; 2.Giai đoạn thí nghiệm: phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu có phương án khác thu thập thơng tin q trình hoạt động đối tượng môi trường phương pháp khảo sát thực địa hay tính tốn thí nghiệm Thu thập số liệu thực địa có mục tiêu nhận liệu thiếu cho đầu vào mơ hình -Thu thập số liệu thực địa gồm bước: (1) Xây dựng mục tiêu yêu cầu liệu (2) Xây dựng hệ thống tự động hóa xử lý số liệu: cho phép hiển thị thông tin chế độ thời gian thực, tiết kiệm thời gian tiền bạc (3) Thu thập số liệu với trợ giúp máy đo khác 3.Tính tốn thí nghiệm :được hiểu q trình ứng dụng mơ hình tốn khác để sản sinh liệu liên quan tới trạng thái môi trường Trong giai đoạn đối tượng thực thay hồn tồn mơ hình tốn Giai đoạn gồm bước sau: (1)Hình thành mục tiêu thí nghiệm với trợ giúp mơ hình tốn - Chuẩn bị kế hoạch tiến hành tính tốn thí nghiệm (2) Xây dựng thuật tốn thực thi mơ hình tốn (3)Tiến hành tính tốn thí nghiệm để sinh liệu trạng thái đối tượng không gian theo thời gian 4.Giai đoạn diễn giải gồm bước: (1)Phân tích liệu tính tốn thí nghiệm so sánh chúng với mục tiêu ban đầu; (2)Làm sáng tỏ số trạng thái đặc biệt đối tượng môi trường nghiên cứu (3) Đánh giá giới hạn ứng dụng mơ hình tốn học sử dụng; Câu Liệt kê giải thích ý nghĩa thành phần tham gia vào mơ hình Trong q trình mơ hình hóa mơi trường có thành phần trực tiếp tham gia: 1.biến trạng thái: mơ tả tình trạng hệ sinh thái Việc lựa chọn biến trạng thái cho cấu trúc mơ hình quan trọng phụ thuộc vào mục tiêu Thí dụ, muốn mơ hình hóa tích lũy sinh học độc chất, cần lấy biến trạng thái sinh vật chuỗi thức ăn quan trọng nồng độ chất độc thể sinh vật Trong mơ hình phú dưỡng biến trạng thái nồng độ chất dinh dưỡng phiêu sinh thực vật 2.hàm điều khiển: hàm số biến đặc tính bên ngồi có ảnh hưởng đến tình trạng hệ sinh thái Trong quản lý, tốn cần giải trình bày lại sau: với hàm điều khiển khác tình trạng hệ sinh thái bị ảnh hưởng nào? Mơ hình sử dụng nhằm dự đốn thay đổi hệ sinh thái hàm điều khiển thay đổi theo thời gian Nếu hàm điều khiển nằm tầm kiểm sốt gọi hàm kiểm sốt 3.phương trình tốn: sử dụng để biểu diễn q trình sinh học, hóa học vật lý Chúng mơ tả mối quan hệ hàm điều khiển biến trạng thái Cùng q trình có tìm thấy nhiều ngữ cảnh môi trường khác nhau, điều có nghĩa phương trình sử dụng nhiều mơ hình khác Tuy nhiên, điều khơng có nghĩa q trình ln ln biểu diễn phương trình Trước tiên, q trình xét mơ tả tốt sử dụng phương trình tốn có lưu ý tới ảnh hưởng nhóm nhân tố cụ thể Thứ hai, mức độ chi tiết cần phải có mơ hình khác trường hợp khác nhau, điều phụ thuộc vào khác biệt tính phức tạp hệ thống hay/và toán tham số: hệ số phương trình tốn biểu diễn q trình Chúng xem số hệ sinh thái đặc biệt phần hệ sinh thái 5.các số, thí dụ số khí trọng lượng nguyên tử, sử dụng hầu hết mơ hình Câu 3.Các q trình cần thiết thực mơ hình hóa ? Một q trình mơ hình hóa mang tính thử nghiệm  Bước q trình mơ hình hóa xác định vấn đề Đây cách để xác định giới hạn nghiên cứu tập trung nguồn lực vào trọng tâm vấn đề thay phân tán sức lực vào hoạt động khơng cần thiết Vì bước quy trình mơ hình hóa xác định tốn việc xác định cần phải giới hạn yếu tố không gian, thời gian hệ sinh thái xem xét (một hay nhiều một) Việc xác định ranh giới tốn theo khơng gian thời gian thường dễ hơn, rõ ràng hơn, so với việc nhận dạng hệ sinh thái có liên quan mơ hình  Bước xây dựng cơng thức tốn học mơ tả q trình hệ sinh thái  Có nhiều q trình mơ tả phương trình tốn hơn, việc lựa chọn phương trình thích hợp cho mơ hình xem xét vấn đề quan trọng q trình mơ hình hóa  Để thực bước chuyên gia xây dựng mơ hình cần phải trả lời câu hỏi sau : Mơ hình có ổn định thời gian dài hay khơng ? Mơ hình có hoạt động mong đợi hay khơng ?  Phân tích độ nhạy (sensitivity analysis) sau bước kiểm định  Thơng qua phân tích, nhà lập mơ hình có cách nhìn đắn thành phần nhạy cảm mơ hình  Do đó, phân tích độ nhạy cố gắng đo đạc độ nhạy thông số, hàm điều khiển mơ hình biến trạng thái cần quan quan tâm mơ hình  Thí dụ, nhà lập mơ hình muốn mơ nồng độ chất độc thể côn trùng ăn thịt sử dụng thuốc trừ sâu, họ lựa chọn biến trạng thái biến quan trọng nhất, sau nồng độ độc chất xanh thể côn trùng ăn cỏ  Bước hiệu chỉnh :  Từ tài liệu tham khảo tìm nhiều thơng tin liên quan tới thơng số (càng nhiều tốt) Bởi dự đoán gần ban đầu cho tất thơng số cần thiết  Nếu có vài biến trạng thái khơng thể tìm thấy qua tài liệu (đây trường hợp phổ biến), nên sử dụng phương pháp đánh giá chuyên gia  Đối với vài thơng số quan trọng việc xác định chúng thực trường phòng thí nghiệm tốt hết  Phân tích độ nhạy nên thực để định thông số quan trọng với tính chắn cao  Việc sử dụng chương trình thu thập liệu chuyên sâu cho biến trạng thái quan trọng nên xem xét để cung cấp đánhgiá tốt cho thông số quan trọng  Bước giai đoạn hiệu chỉnh nên thực cách sử dụng liệu chưa áp dụng Thực việc hiệu chỉnh thông số quan trọng sau chúng lựa chọn, nhiều 10 thông số Trong trường hợp đầu tiên, trình hiệu chỉnh thực phương pháp thử nghiệm phát lỗi để làm quen với phản ứng mơ hình cho thơng số Quy trình hiệu chỉnh tự động sử dụng sau để làm bật việc đánh giá thông số  Bước xác nhận Có thể tóm tắt nội dung thảo luận bước xác nhận sau: Bước xác nhận ln ln bắt buộc để có nhìn tồn cảnh độ tin cậy mơ hình Cần phải cố gắng thu thập liệu cho bước xác nhận, q trình hồn tồn khác với bước hiệu chỉnh Điều quan trọng phải có liệu từ khoảng rộng hàm điều khiển xác định dựa mục tiêu mơ hình Các tiêu chí giai đoạn xác nhận hình thành dựa vào mục tiêu mơ hình chất lượng liệu sẵn có Câu Q trình mơ hình hóa dựa nhiều nguyên lí khác nhau,dựa sở xem xét phân tích mối quan hệ nhân mơ hình tốn học + mơ hình tốn q trình mô tả cách sử dụng biểu thức tốn học,rất nhiều biểu thức tốn học có liên quan tới mô môi trường sinh thái tồn +các q trình vật lí:liên quan đến q trình lan truyền,hấp thụ phụ thuộc vào nhiệt độ,bay +các q trình hóa học:oxy hóa,bốc hơi,hòa tan,pha lỗng chất mơi trường nước +các q trình sinh học: quang hợp,sự tăng trưởng,sự lắng trầm tích,sự phân rã chất hữu nhờ vi sinh vật phân hủy… Bằng cơng cụ mang tính hình thức để giải phương trình bất phương trình hay thuật tốn người nghiên cứu dự báo thay đổi hành vi đối tượng nghiên cứu  Quá trình gọi mơ tốn học khắc họa lại q trình xảy gọi mơ  Cơng việc thiết lập mơ hình tốn học q trình mơi trường tốn khó  *đối với mơ hình nghiên cứu nước đất ta cần phải biết trình sau Quá trình chuyển tải Là trình nước đất vận động mang theo chất hòa tan Q trình phân tán Là q trình diễn chất hòa tan qua mơi trường lỗ rỗng Q trình phân tán có tác động pha lỗng hạ thấp nồng độ chất hòa tan Q trình phản ứng Q trình phản ứng, số hạng mà sử dụng q trình hấp thụ khơng thuận nghịch, bao gồm: phân hủy sinh học, thủy phân, phản ứng ơxi hóa – khử q trình bốc Q trình phản ứng ln ln làm giảm nồng độ chất hòa tan làm tăng nồng độ hòa tan vào nước ngầm Câu 4.Các nguyên lý sử dụng mơ hình: 1.Ngun lý bảo tồn thường sử dụng q trình mơ hình hóa Các mơ hình hóa, sinh học phải tn thủ nguyên lý bảo tồn khối lượng nguyên lý bảo toàn lượng động lượng Chúng ta áp dụng nghiên cứu sinh thái hai nguyên lý sau đây: - Các hệ sinh thái bảo toàn vật chất - Các hệ sinh thái bảo toàn lượng Ngun lý bảo tồn vật chất thể cơng thức tốn học sau đây: Dm/dt = Đầu vào – Đầu Trong m tổng khối lượng hệ Thực tế ứng dụng khẳng định đòi hỏi hệ sinh thái phải xác định có biên hệ Thay m = V.c, c nồng độ ta nhận cơng thức V( dc/ dt) = Đầu vào – Đầu Trong V – thể tích hệ Nếu sử dụng nguyên lý bảo tồn khối lượng cho thành phần hóa học, biến đổi phương trình sau: V( dc/ dt) =Đầu vào – Đầu + Bổ sung – Biến đổi Theo thời gian có bổ sung q trình biến đổi dẫn tới hao hụt chất ban đầu 2.Nguyên lý bảo tồn khối lượng sử dụng rông rãi lớp mơ hình mơi trường gọi mơ hình sinh địa hóa Phương trình xây dựng cho thành phần thích hợp, ví dụ mơ hình phú dưỡng mơ hình cho C, P, N Câu Trình bày điều kiện ảnh hưởng tới phát tán nguồn khí khí 1.sự ảnh hưởng lượng phát thải lên phát tán chất khí: Cũng trường hợp phát thải tức thời phát thải liên tục, kích thước vùng nguy hiểm lớn theo chiều dài lẫn chiều rộng, lượng chất ô nhiễm phát thải nhiều 2 ảnh hưởng độ ổn định khí lên phát tán chất khí Thời gian ngày, xạ mặt trời vùng phát thải, mức độ che phủ mây cường độ gió đóng vai trò quan trọng phát tán chất nhiễm mơi trường khơng khí lý nên kích thước vùng nguy hiểm phụ thuộc vào yếu tố ảnh hưởng tính khí lên phát tán chúng Các chất khí phát thải vào khí nặng lẫn nhẹ khơng khí Trong trường hợp nhẹ khơng khí, chất khí, hay tạp chất hòa trộn với khơng khí tạo thành trạng thái có mật độ gần với khơng khí Nồng độ mặt đất thường nhỏ điểm với nồng độ cực đại dọc theo đường lan truyền đám mây nâng lên cao Các chất khí nặng khơng khí có xu hướng hạ thấp xuống mặt đất số điều kiện chạm xuống mặt đất hay quay ngược lại so với hướng gió Tuy nhiên bị pha lỗng khơng khí, số thời điểm chúng bắt đầu có xu hướng thay đổi giống chất khí có mật độ gần với mật độ khơng khí ảnh hưởng chiều cao phát thải lên phát tán khí Đa số phát thải cơng nghiệp thực qua ống khói Nếu chất khí nhẹ khơng khí xuất chất nhiễm gần mặt đất phụ thuộc nhiều vào vận tốc gió Các đám mây hay vệt khói nâng lên nhanh, chậm hay khơng nâng lên chút phụ thuộc vào vận tốc gió vận tốc thân phát thải vào khơng khí ảnh hưởng trạng thái vật lý chất ô nhiễm lên phát tán Ngồi chất khí, gió theo khói, sương mù, sol khí hạt bụi Một số phát thải chứa hợp chất hóa học, hay hỗn hợp chất hóa học, bụi, sol khí Các hạt, tạp chất có kích thước lớn rơi từ đám mây vệt khói xuống bề mặt đất Các hạt nhỏ xa chất khí Các hạt chất lỏng bay bốc thời gian bị gió đi, dạng khí hồn tồn chúng nhẹ khơng khí ảnh hưởng tốc độ khói độ cao miệng ống khói lên phát tán Khí phát thải vào khí dạng luồng áp suất cao Luồng khí mạnh gây pha trộn mạnh dẫn tới giảm nồng độ chất khí Tuy nhiên sau đám mây vệt khói chuyển động theo hướng gió điều bị ảnh hưởng ảnh hưởng bề mặt đệm lên phát tán chất khí Trên thực tế nhiều bề mặt đệm nơi xảy phát thải không phẳng Các bề mặt ảnh hưởng tới phát tán chất khí Thường bề mặt đệm làm tăng lên dịch chuyển phân tán chất ô nhiễm ảnh hưởng thay đổi hướng gió lên nhiễm Hướng gió khơng đổi thời gian phát thải: thay đổi nhiều lần Những thay đổi hướng gió gọi nhiễu Câu Trình bày vai trò nhiệt độ, áp suất lan truyền kk khí Sự lan truyền chất nhiễm khơng khí theo diện rộng khí gây tổn thất nặng nề điều kiện khí tượng Vì yếu tố khí tượng cần nghiên cứu cẩn thận 1.nhiệt độ ảnh hưởng trình chuyển đứng khí Một khối khơng khí bổ sung bốc lên cao khí theo phương thẳng đứng chịu tác động áp suất lúc giảm nhỏ, khối khí giãn nở nhiệt độ hạ thấp Ngược lại, khối lượng khơng khí hạ dần độ cao bị nén ép, áp suất tăng kéo theo nhiệt độ tăng cao Người ta gọi gradian nhiệt độ đoạn nhiệt khô độ hạ tăng nhiệt độ khối khơng khí bổ sung q trình bốc lên cao hạ xuống thấp khí khơ Trong trường hợp khối khơng khí vận chuyển theo phương thẳng đứng bầu khí quyển, hiệu trình thay đổi áp suất nhiệt Trong trường hợp khối khơng khí vận chuyển theo phương thẳng đứng bầu khí quyển, hiệu trình thay đổi áp suất nhiệt độ 2.sự thay đổi nhiệt độ theo chiều cao khối khí trình giản nở nén đoạn nhiệt.phương trình học thủy tỉnh lên cao thêm đoạn dz áp suất giảm đại lượng dp trọng lượng khối khí 3.sự phân bố nhiệt theo chiều cao lớp khơng khí sát mặt đất 4.khí khơng ổn định Điều kiện phân bố nhiệt độ nêu (siêu đoạn nhiệt) điều kiện khí khơng ổn định Trong điều kiện chất ô nhiễm khuếch tán môi trường xung quanh thuận lợi nhanh chóng 5.khí trung tính điều kiện khối khơng khí vị trí ban đầu bị đẩy lên cao xuống thấp, nhiệt độ nhanh chóng thay đổi theo q trình đoạn nhiệt ln ln cân với nhiệt độ môi trường xung quanh, khối lượng đơn vị khơng nặng khơng nhẹ so với khơng khí xung quanh và, đó, chiếm vị trí cân mà khơng tiếp tục chuyển động theo lực đẩy ban đầu Ta gọi điều kiện điều kiện trung tính Trong điều kiện trung tính khuếch tán chất nhiễm không thuận lợi điều kiện không ổn định 6.khí ổn định Trong điều kiện khí ổn định ln ln có tượng kìm hãm chuyển động thẳng đứng khơng khí q trình khuếch tán chất nhiễm bị hạn chế *Hình dạng luồng khói thải phụ thuộc vào cấp ổn định khác Luồng khói uốn lượn – khí khơng ổn định mạnh Q trình rối diễn phần lớn chênh lệch nhiệt độ luồng khói khơng khí xung quanh Khi khí không ổn định, nghĩa phân bố nhiệt độ theo chiều cao có dạng siêu đoạn nhiệt, luồng khói có dạng uốn lượn (các phần tử khói bị tác động xáo trộn ngẫu nhiên mà bay lên cao tiếp tục bay lên cao và, ngược lại, hướng xuống thấp tiếp tục bay xuống thấp) Luồng khói hình - gần với điều kiện trung tính Câu Trình bày phương trình lan truyền chất khí ô nhiễm giải thích rõ hệ số phương trình Phương trình có dạng: Trong đó: + Ux, Uy, Uz giá trị trung bình nồng độ vận tốc gió theo phương + Кi – hệ số khuếch tán rối (tương ứng với trục tọa độ – x, y, z) + S – hàm nguồn, mô tả tốc độ thay đổi nồng độ thể tích biến đổi hóa học hay phân rã chất Thường phương trình khuếch tán chất độc hại người ta đưa ký hiệu sau trục tọa độ: trục x hướng theo hướng gió, y hướng vng góc với x mặt đất, z trục hướng lên Vận tốc gió trung bình biểu diễn qua Ux, Uy, Uz Để giải tốn thực tế phương trình (4.1) rút gọn bớt số số hạng: +Trục x hướng theo hướng gió nên thành phần Uy nhỏ nên xấp xỉ + Thành phần Uz tổng hợp từ thành phần thẳng đứng vectơ vận tốc gió trung bình thành phần thẳng đứng tốc độ chuyển động trung bình chất nhiễm wz Giá trị trung bình thành phần thẳng đứng khối khơng khí bề mặt đệm tương đối nhỏ trường hợp tạp chất nhẹ coi Uz = Nếu xét tạp chất nặng khơng thể bỏ qua vận tốc rơi Trong trường hợp Uz vận tốc lắng đọng + Trong trường hợp có gió bỏ qua số hạng có Кx + Thơng thường nguồn phát thải làm việc liên tục xem xét thực tế nhiều nguồn thải thường tồn trạng thái dừng Khi + Với giả thiết chất nhiễm bảo tồn phạm vi thời gian xem xét coi : S = (trong điều kiện ổn định khí với bề mặt đệm tương đối phẳng Khi phương trình đưa dạng: Để giải phương trình (4.2) cần phải biết điều kiện biên có nghĩa tất mặt phẳng giới hạn miền xét cần phải biết thơng lượng dòng chất nhiễm (khuếch tán truyền tải) phải biết nồng độ Sự lựa chọn cụ thể điều kiện phụ thuộc vào dạng nguồn phát thải số giả thiết nằm sở phương trình mơ tả khuếch tán khí điều kiện biên tính tốn (Các nguồn thải thường hay gặp ống khói cơng nghiệp) Câu Điều kiện ban đầu, điều kiện biên tốn ƠN KK, MT nước  MT KK: - Điều kiện ban đầu Điều kiện ban đầu toán lan truyền chất nhiễm mơi trường khơng khí thiết lập sở định luật bảo toàn vật chất Nếu nguồn có độ cao H đặt gốc tọa độ, hướng trục Ox theo chiều gió với vận tốc trung bình u thời điểm t = t0 hay (t= 0), điều kiện ban đầu có dạng: Trong đó: H – độ cao hữu dụng; H = h + Δh Với h – độ cao vật lý nguồn điểm (ống khói) (m); Δh – độ nâng ban đầu luồng khí thải (vệt khói) (m); C – nồng độ trung bình chất nhiễm (mg/m3); M – công suất nguồn thải; δ(y), δ(z – H) – hàm Dirắc Nếu nguồn thải khơng phải ống khói mà thải mặt đất số tác giả cho rằng, thời điểm t = chất phát thải chưa hoạt động, giả sử nguồn đặt gốc tọa độ thì: - Điều kiện xa vơ cùng: Điều kiện xuất phát từ chế vật lý: nồng độ chất ô nhiễm giảm dần xa vô tận: - Điều kiện bề mặt trải + Nếu bề mặt trải có chứa nước (sơng, hồ, ao, biển ) khả hấp thụ chất nhiễm nước lớn nên nồng độ chất ô nhiễm mặt trải xem không C = z = (5.9) + Nếu bề mặt trải khơ điều kiện phản xạ mặt trải lớn, dòng chất thải đến mặt trải bị phản xạ hoàn tồn vào khí Do thơng lượng rối thẳng đứng bề mặt trải phải 0, nghĩa là: Giả thiết Vx kz cho dạng hàm luỹ thừa: u1 , k1 – vận tốc gió (m/s) hệ số rối đứng đo đạc (m2/s) chỉnh lý độ cao z1 = mét; n m tham số không thứ ngun chỉnh lý tính tốn từ số liệu đo đạc tầng khơng khí sát đất (thường người ta lấy xấp xỉ m ≈ 1, n ≈ 0,15, z1 = 1m, k0 kích thước rối ngang (m) xác định sở giải toán ngược khuếch tán rối - Điều kiện biên Lớp không khí khảo sát thường giới hạn mặt đất, độ cao thường vô hạn hữu hạn tuỳ theo phân lớp khí Thơng thường điều kiện biên thiết lập cho hai trường hợp phù hợp với điều kiện thực tế trình khuếch tán rối Trong trường hợp cần xét hai điều kiện sau: ( THIẾU….) Câu Trình bày khác biệt khuếch tán phân tử khuếch tán rối phân tán  Khuếch tán phân tử: - Khuếch tán phân tử hòa trộn hóa chất hòa tan chuyển động ngẫu nhiên phân tử chất lưu Nó gây nên lượng động lượng chuyển động lắc (vibrational motion), tròn quay (rotational motion), tịnh tiến phân tử (translational motion) Về chất, khuếch tán phân tử tương tự tăng entropy nơi mà chất hòa tan di chuyển từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp theo luật khuếch tán Fick Đây tượng chậm, kéo dài 10 ngày cho mg L-1 (L – độ dài, m) chất hòa tan khuếch tán qua 10cm cột nước cho lần lan truyền chất hòa tan nước tự nhiên ngoại trừ liên quan tới lan truyền qua lớp mỏng mờ bề mặt tiếp xúc khí – nước vận chuyển qua nước chứa cặn  Khuếch tán rối khuếch tán rối hay xáo động (turbulent or eddy diffusion) có nghĩa hòa trộn chất hòa tan hạt mịn rối phạm vi vi mô Đây trình tải mức độ vi mơ mạch động xốy dòng chảy rối Lực dịch chuyển khối nước đủ để tạo pha trộn Sự khuếch tán rối có bậc lớn khuếch tán phân tử yếu tố tạo nên phân tán Sự khuếch tán rối diễn tất ba hướng thường không đẳng hướng  phân tán Phân tán (dispersion): tương tác khuếch tán rối với gradian vận tốc lực cắt khối nước xáo trộn có bậc lớn gọi phân tán Sự lan truyền độc chất dòng chảy sông diễn chủ yếu chuyển tải, nhiên lan truyền hồ vùng cửa sông diễn phân tán Các gradian vận tốc tạo lực cắt biên khối nước Câu 10 Trình bày phương trình mơ tả chuyển tải chất ÔN MT nước Sự lan truyền theo chế chuyển tải di chuyển khối lượng nạp vào dòng chảy từ điểm đến điểm khác Đối với hóa chất di chuyển dòng chảy hay sông, lan truyền theo chế chuyển tải tích lưu lượng nồng độ trung bình minh hoạ di chuyển khối từ điểm a đến điểm b chuyển tải Trong J cường độ (tốc độ) xả thải đơn vị thời gian (dưới gọi tải lượng) có thứ nguyên khối lượng/thời gian (MT-1), u vận tốc dòng trung bình có đơn vị (m/s) LT-1, C nồng độ có đơn vị ML-3 (mg/m3) Q lưu lượng thể tích có đơn vị L3T-1 (m3/s) Trong tình trạng dòng chảy ổn định (δQ/δt = 0) trạng thái ổn định (δC/δt = 0), tải lượng thải số theo thời gian Khi lưu lượng dòng nồng độ biến số theo thời gian tải lượng (sự lan truyền theo chế tải khối lượng) hàm số theo thời gian Khối lượng bên thể tích kiểm sốt (Hình 6-4), lúc nào, viết nồng độ thời gian theo thể tích (V.C), V thể tích có đơn vị L3 C nồng độ-ML-3 Sự thay đổi khối lượng theo thời gian chuyển tải viết theo phương trình khác: ∆Khối lượng = (tốc độ khối lượng dòng vào – tốc độ khối lượng dòng ra)∆t Trong Ca nồng độ vào khối thể tích kiểm tra Cb nồng độ rời khỏi khối thể tích kiểm tra Chia cho Δt phương trình (6.3) ta nhận được: Và phép chia cho V = AΔx chuyển qua giới hạn Δx → 0, nhận phương trình vi phân mơ tả lan truyền theo chế tải khối lượng điều kiện thay đổi theo thời gian: Trong đó, ∆x khoảng cách tăng lên khối thể tích kiểm tra x khoảng cách theo chiều dòng chảy Số hạng cuối phương trình (6.4) ứng với điều kiện dòng chảy u = Q/A vận tốc trung bình số Dấu (-) phương trình (6.4) (6.5) cần thiết để phản ánh nồng độ tăng lên thể tích kiểm tra khối lượng dòng vào lớn nhiều so với khối lượng dòng Phương trình (6.5) mơ tả tốn học chuyển tải tốc độ dòng và/hoặc nồng độ thay đổi Đây phương trình thay đổi theo thời gian , tương phản với phương trình trạng thái dừng (6.2) Khi số điều kiện thay đổi theo thời gian, cần thiết phải ước lượng tổng khối lượng qua điểm khoảng thời gian cho trước Điều thực cách lấy tích phân tốc độ xả thải khối lượng theo thời gian Trong M tổng khối lượng t biến thời gian khoảng cần quan tâm (0 → t1 ) Nếu điều kiện dòng ổn định chiếm ưu (Q số thời gian), phương trình (6.7) sau trường hợp đặc biệt: Nếu thay đổi nồng độ theo thời gian mơ tả phương trình tốn học , lấy tích phân trực tiếp phương trình Câu 11 Trình bày phương trình tải phân tán Phương trình mơ tả chuyển tải phân tán chất hoà tan chủ yếu dựa định luật bảo toàn khối lượng định luật Fick Trong đó: C = nồng độ, ML-3 (khối lượng/độ dài3) - T = thời gian, T - ui = vận tốc trung bình theo hướng i, LT-1 - xi = khoảng cách theo hướng i, L - R = tốc độ phản ứng chuyển hóa, ML-3T-1 Et hệ số khuếch tán theo phương t Fick cho phân tán dòng chảy rối kênh mở rối tương tự với khuếch tán phân tử Hệ số phân tán theo phương x, y, z giả thiết số: Ex, Ey, Ez Khi phương trình nhận tọa độ Đề là: Với điều kiện dòng chảy khơng ổn định, vận tốc theo phương dòng chảy thay đổi theo khơng gian thời gian Phương trình tải – phân tán cho sơng chiều có dạng Trong đó: Q = lưu lượng thể tích, L^3T^(-1) A = diện tích mặt cắt ngang, L^2 Nếu vận tốc diện tích mặt cắt ngang sơng gần số theo thời gian (dòng chảy đều) tăng theo khoảng cách chiều dọc kênh sơng, phương trình (6.24) viết đơn giản sau: Chú ý diện tích mặt cắt ngang A lưu lượng Q phép thay đổi theo khoảng cách phương trình Dạng đơn giản phương trình chuyển tải – phân tán cho sông chiều viết phương trình (6.29) A, Q, E số với thời gian khoảng cách Phương trình áp dụng cho đoạn sơng ux Ex số Có thể chia sơng thành đoạn dòng chảy coi số; số đoạn đưa vào nguồn thải điểm Câu 12 Trình bày phương trình vi phân mơ tả dòng chảy lan truyền chất  Hệ phương trình vi phân dòng chảy sơng Một số giả thuyết để thu nhận hệ phương trình chiều: - Dòng chảy chiều, tức là: góc véctơ pháp tuyến thiết diện vng góc với trục sơng so với véctơ vận tốc trung bình thiết diện nhỏ - Độ cong đường dòng nhỏ để bỏ qua gia tốc hướng tâm, áp lực thuỷ tĩnh - Độ dốc đáy nhỏ – Luật cản mặt đáy giống với luật cản dòng dừng a Phương trình liên tục Phương trình liên tục thiết lập từ sở định luật bảo toàn khối lượng với kỹ thuật phép tính vi phân định lý Taylor đượcviết khơng gian vô bé nằm hai mặt kênh Chênh lệch lượng nước - vào đoạn kênh ds qua hai mặt cắt ướt thời gian dt là: Biến thiên thể tích đoạn kênh thời gian là: Trong đó: A - diện tích mặt cắt ướt; B - bề rộng mặt thoáng kênh; h - độ sâu kênh Vì ta coi nước khơng nén nên phương trình bảo tồn khối lượng viết sau: b Phương trình động lượng Xét đoạn kênh ds Hình 8-2, để thiết lập nên phương trình động lượng giả thiết sau xem xét: - Lưu lượng thay đổi chậm - Sức cản thuỷ lực dòng không ổn định coi giống sức cản thuỷ lực dòng ổn định Ta bỏ qua tổn thất cục - Độ dốc đáy kênh nhỏ ( |i|