MÔN MÔ HÌNH HÓA PHẦN II : CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC MẶT

MƠN MƠ HÌNH HĨA PHẦN II : CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC MẶT GIỚI THIỆU CHUNG TS Nguyễn Hồng Quân Viện Môi trường Tài nguyên (IER) Đại học Quốc gia Tp Hơ Chí Minh NỘI DUNG Q trình thủy văn Các nguồn gây ô nhiễm nước mặt Sử dụng mơ hình quản lý nguồn nước Những giới hạn mơ hình Tài liệu đọc thêm 1 QUÁ TRÌNH THỦY VĂN QUÁ TRÌNH THỦY VĂN Chu trình tuần hồn thủy văn cân nước trung bình năm (Chow va nnk, 1988) Q TRÌNH THỦY VĂN Các q trình lý liên quan đến dòng chảy tràn (Tarboton, 2003) QUÁ TRÌNH THỦY VĂN Sơ đồ q trình chủ yếu chu trình thủy văn lưu vực sơng (Rientjes, 2004) CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM ƒ Nguồn thải công nghiệp ƒ Đô thị ƒ Nông nghiệp ƒ Nuôi trường thủy sản ƒ Giao thông thủy CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM ƒ Nguồn thải tập trung ƒ Nguồn thải phân tán CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM Water quality pollution CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM (Nguồn: Báo cáo trạng môi trường lưu vực sông, 2006) MƠ HÌNH MƠ HÌHH Hệ thống tự nhiên Lưu lượng Mưa Mơ hình = Chuyể Chuyển đổi thế giớ giới thự thực vào mơ hình toá toán Thời gian Time Mưa ! ! ! ! Thơng số mơ hình Số liệu khí tượng Mơ hình tốn Điều kiện biên Mơ hình Thời gian (Rientjes, 2006) MƠ HÌNH Mơ hình NƯỚ NƯỚC (Kalin and Hantush, 2003) MƠ HÌNH (B.Arheimer 2008) MƠ HÌNH EQUATIONS Water balance equation ∂S = P + Gin − (Q + ET + Gout ) ∂t The universal soil loss equation A =R× K × L× S ×C × P Continuity equation ∂Q ∂A + =0 ∂x ∂t Momentum equation ∂Q ∂ ⎛ Q2 ⎞ ∂y ⎜ ⎟ + g + − g (S − S f ) = A ∂t A ∂x ⎜⎝ A ⎟⎠ ∂x Advection-diffusion equation ∂C ∂u i C ∂ 2C + =D ±R ∂t ∂xi ∂xi MÔ HÌNH Countries rely on mathematical models for water resources management ƒ EUROPE => Water Framework Directive “models are powerful tools for efficient water management and planning ” (B.Arheimer, J Olsson , 2005; Hattermann and Kundzewicz, 2009) ƒ The US: Total Maximum Daily Load (TMDL) => “Models are the means of making predictions”; “Model results are the backbone of a TDML” (K H Reckhow et al, 2001; Lung, 2001) MÔ HÌNH Water quality management ƒ EUROPE => Water Framework Directive Combined emission – water quality based approach for the decrease of pollution from both point and diffuse sources ƒ The US: Total Maximum Daily Load (TMDL) TMDL = LA + WLA + MOS “A Total Maximum Daily Load is the total amount of pollutant that a given waterbody can assimilate and still meet state water quality standards.” (US-EPA) 10 MƠ HÌNH (Waste) Load allocation Water pollution Reduction Watershed water quality modelling Water quality Monitoring Public participation Decision-Maker Communication (Nguyen, 2010) MƠ HÌNH (Waste) load allocation and Water pollution reduction An scenario for (waste) load allocation obtained by reducing 20% loading from agriculture, 15% from pasture, 20% from urban and 12% from point sources (US EPA, 2009) 11 MƠ HÌNH (Waste) load allocation and Water pollution reduction (Nguyen, 2010) MƠ HÌNH Water monitoring (Gallé et al., 2009 ) 12 MƠ HÌNH Public participation Model-supported water management Recommendation(s) for decision making Decision Decision making making Next iteration: mitigation, adaptation, compensation, new alternatives Problem description and goals definition yes no Acceptable consensus? Conceptualisation (way of solution): (a) identification of measures (b) identification of criteria and indicators (c) model set-up, calibration and validation Comparison and negotiation Evaluation of the management alternatives Scenario definition and identifications of management alternatives Simulation and estimation of effects/impacts Framework for modelsupported participatory planning of measures and Integrated River Basin Management (planning framework) Stakeholder participation needed Model-support needed (Becker et al., 2009) MƠ HÌNH Decision-maker communication ƒ Decision support system ƒ Uncertainty communication 13 MÔ HÌNH Decision-maker communication (Meon et al., 2008) MƠ HÌNH Criteria AGNPS CNS SWAT HSPF HBV ANSWER S-2000 SHE and SHETRA N DWSM Model structure Hydrology 1 2 2 Erosion and sedimentation 2 2 3 Nutrient 2 3 3 River routing 2 2 Temporal discretization 3 3 Spatial discretization 1 3 3 Input data 3 2 2 Model paramters 3 2 2 Modelling objectives 2 2 2 Model instructions 3 2 1 18 12 22 25 21 23 23 22 Scale Data requirement Sum (Nguyen, 2010) 14 MƠ HÌNH Selected steps in developing a hydrologic and water quality model (Refsgaard, 1996) (L.A Tuan, 2008) MƠ HÌHH Phân loại mơ hình ƒ Mơ hình ngẫu nhiên ƒ Mơ hình tất định ƒ Mơ hình vật lý 15 MƠ HÌHH Phân loại mơ hình (theo tính phức tạp) ƒ Empirical model ƒ Conceptual model ƒ Physically – based model MƠ HÌHH Phân loại mơ hình (Khơng gian) ƒ Lumped model ƒ Distributed model ƒ Semi – distributed model 16 MÔ HÌHH Phân loại mơ hình (Thời gian) ƒ Steady state ƒ Quasi-dynamic ƒ Dynamic ƒ Event/continuous GIỚI HẠN MÔ HÌNH 17 GIỚI HẠN MƠ HÌNH Model issues ƒ Model structure and model complexity ƒ Scale issues ƒ Ungauged catchment (limited data) ƒ Uncertainty GIỚI HẠN MƠ HÌNH Model complexity (Grayson and Blöschl, 2000) (Rode, 2009) 18 GIỚI HẠN MƠ HÌNH Model uncertainty (Novotny, 2002) GIỚI HẠN MƠ HÌNH Model uncertainty Assessments from five consultants on areas vulnerable to nitrate pollution from diffuse sources (Refsgaard , 2006) 19 TÀI LIỆU ĐỌC THÊM TÀI LIỆU ĐỌC THÊM ƒ Mơ hình thủy văn ƒ Phân loại mơ hình ƒ Hiện trạng chất lượng nước ƒ Mơ hình chất lượng nước ƒ Giới hạn mơ hình 20 ... 19 TÀI LIỆU ĐỌC THÊM TÀI LIỆU ĐỌC THÊM ƒ Mơ hình thủy văn ƒ Phân loại mơ hình ƒ Hiện trạng chất lượng nước ƒ Mơ hình chất lượng nước ƒ Giới hạn mơ hình 20 ... tập trung ƒ Nguồn thải phân tán CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM Water quality pollution CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM (Nguồn: Báo cáo trạng môi trường lưu vực sông, 2006) MƠ HÌNH MƠ HÌHH... nhiên Lưu lượng Mưa Mơ hình = Chuyể Chuyển đổi thế giớ giới thự thực vào mơ hình tố tốn Thời gian Time Mưa ! ! ! ! Thông số mơ hình Số liệu khí tượng Mơ hình tốn Điều kiện biên Mơ hình Thời gian