Nghiên cứu phát triển mô hình toán mô phỏng quá trình phú dưỡng ở các vùng nước tĩnh nông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TẠ ĐĂNG THUẦN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH TỐN MƠ PHỎNG Q TRÌNH PHÚ DƯỠNG Ở CÁC VÙNG NƯỚC TĨNH NÔNG, ỨNG DỤNG CHO HỒ CỰ CHÍNH-HÀ NỘI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TẠ ĐĂNG THUẦN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH TỐN MƠ PHỎNG Q TRÌNH PHÚ DƯỠNG Ở CÁC VÙNG NƯỚC TĨNH NƠNG, ỨNG DỤNG CHO HỒ CỰ CHÍNH-HÀ NỘI Chuyên ngành: Môi trường Đất Nước Mã số: 9.44.03.03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS BÙI QUỐC LẬP HÀ NỘI, NĂM 2019 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Tạ Đăng Thuần i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, NCS xin gửi lời cảm ơn tới Trường Đại học Thủy Lợi tạo điều kiện thuận lợi cho NCS thời gian học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Với lịng biết ơn sâu sắc, NCS xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Bùi Quốc Lập, người dành thời gian, tâm sức tận tình hướng dẫn NCS suốt trình thực luận án NCS xin cảm ơn Thầy Cô Khoa Môi trường đặc biệt Thầy Cơ mơn Quản lý mơi trường, Phịng Đào tạo - Trường Đại học Thủy Lợi, Viện Công nghệ mơi trường, Viện Hóa học hợp chất hữu thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam nhiều chuyên gia giúp đỡ NCS q trình thực hồn thiện luận án NCS xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu - Trường Đại học Sư Phạm kỹ thuật Hưng Yên, Lãnh đạo Khoa Cơng nghệ hóa học Mơi trường, bạn bè đồng nghiệp ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ NCS hoàn thành luận án Một số thí nghiệm kinh phí hồn thiện luận án hỗ trợ từ nguồn học bổng phủ theo đề án 911 Cuối cùng, NCS xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, ủng hộ NCS suốt trình làm luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu .3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận 4.2 Phương pháp nghiên cứu .4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan phú dưỡng 1.1.1 Khái niệm, chế hình thành phú dưỡng 1.1.2 Nguyên nhân gây phú dưỡng 1.1.3 Phương pháp đánh giá phú dưỡng hồ 1.2 Tình hình nghiên cứu, phát triển mơ hình phú dưỡng hồ 11 1.2.1 Tình hình nghiên cứu, phát triển mơ hình phú dưỡng hồ giới 11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu, phát triển mơ hình phú dưỡng hồ Việt Nam .20 1.2.3 Những vấn đề cần giải 23 1.3 Điều kiện khu vực nghiên cứu .25 1.3.1 Điều kiện hồ Hà Nội 25 1.3.2 Hiện tượng phú dưỡng hồ Hà Nội 26 1.3.2 Điều kiện khu vực nghiên cứu hồ Cự Chính 30 1.4 Kết luận chương 33 CHƯƠNG PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH TỐN MƠ PHỎNG Q TRÌNH PHÚ DƯỠNG TRONG HỒ TĨNH NƠNG 35 iii 2.1 Các bước phát triển mơ hình tốn mơ phú dưỡng hồ 35 2.2 Cơ sở lý thuyết phát triển mơ hình phú dưỡng 37 2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến phú dưỡng 37 2.2.2 Các giả thiết phát triển mơ hình phú dưỡng hồ .43 2.2.3 Các q trình mơ phát triển mơ hình phú dưỡng 44 2.2.4 Phương trình mơ q trình phú dưỡng hồ 45 2.2.5 Phương trình mơ phú dưỡng hồ cải tiến 52 2.3 Phương pháp giải phương trình .57 2.3.1 Phương pháp Runge-Kutta giải PTVPT 57 2.3.2 Phương pháp đánh giá mơ hình 59 2.3.3 Phần mềm Matlab .63 2.4 Lấy mẫu, đo đạc thực nghiệm 66 2.4.1 Đo đạc, tính tốn liệu biến ngoại sinh 66 2.4.2 Đo đạc, phân tích chất lượng nước 68 2.5 Ứng dụng mơ hình phú dưỡng phát triển hồ Cự Chính-Hà Nội 72 2.5.1 Sơ đồ khối chương trình lập trình mơ hình 72 2.5.2 Thiết lập mơ hình 73 2.5.3 Số liệu hiệu chỉnh mơ hình .74 2.5.4 Số liệu kiểm định mơ hình .78 2.5.5 Các kịch mô mơ hình .81 2.6 Kết luận chương 83 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .84 3.1 Kết phân tích chất lượng nước đánh giá phú dưỡng 84 3.1.1 Giá trị thông số chất lượng nước mối liên hệ chúng 84 3.1.2 Đánh giá mức độ phú dưỡng 93 3.1.3 Quần xã thực vật .96 3.2 Kết phát triển mơ hình mơ q trình phú dưỡng 102 3.2.1 Giá trị, khoảng giá trị tham số mơ hình .102 3.2.2 Phân tích độ nhạy 108 3.2.3 Hiệu chỉnh mô hình 111 3.2.4 Kết kiểm định mơ hình 130 3.2.5 Kết mô phát triển thực vật sử dụng hàm giới hạn 136 3.2.6 Nhận xét mơ hình phát triển 142 3.3 Kết tính tốn mơ hình theo kịch mơ .143 iv 3.4 Kết luận chương 147 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .149 Kết đạt luận án 149 Những đóng góp luận án 149 Những hạn chế định hướng nghiên cứu .150 Kiến nghị 150 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ 151 TÀI LIỆU THAM KHẢO 152 PHỤ LỤC 164 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình cân phốt pho: (a) mơ tả q trình lắng tổn thất chiều tới trầm tích [25] (b) bao gồm q trình trao đổi trầm tích với cột nước [28] 13 Hình 1.2 Phân chia động học mơ hình dinh dưỡng, chuỗi thức ăn [43] 16 Hình 1.3 Bản đồ khu vực nghiên cứu 31 Hình 2.1 Các bước phát triển mơ hình tốn mơ trình phú dưỡng 35 Hình 2.2 Sơ đồ mơ hình mơ phú dưỡng hồ tĩnh nơng [59] 46 Hình 2.3 Sơ đồ thuật giải di truyền 61 Hình 2.4 Giao diện công cụ GA Matlab 66 Hình 2.5 Sơ đồ khối chương trình 72 Hình 2.6 Tổng quan liệu đầu vào, đầu mơ hình phú dưỡng hồ 73 Hình 2.7 Nhiệt độ nước trung bình ngày thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 75 Hình 2.8 Cường độ xạ mặt trời trung bình ngày thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 75 Hình 2.9 Lượng mưa ngày thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 76 Hình 2.10 Nồng độ chất dinh dưỡng nước mưa thời đoạn hiệu chỉnh mơ hình 77 Hình 2.11 Nhiệt độ nước trung bình ngày thời đoạn kiểm định mơ hình 79 Hình 2.12 Cường độ xạ mặt trời trung bình ngày kiểm định mơ hình 79 Hình 2.13 Lượng mưa ngày thời đoạn kiểm định mơ hình 80 Hình 2.14 Nồng độ chất dinh dưỡng nước mưa thời đoạn kiểm định mơ hình 80 Hình 3.1 Biểu đồ tiêu hóa lý hồ Cự Chính (a Nhiệt độ, b.pH, c.DO, d Độ dẫn điện (EC), e BOD5) 86 Hình 3.2 Sự biến đổi giá trị thơng số chất dinh dưỡng hồ Cự Chính a NH4-N, b.NO2-N, c NO3-N, d TN, e PO4-P, f TP, g DOC, h TOC, i.Chl.a 90 Hình 3.3 Giá trị TN/TP theo thời gian quan trắc (TN/TP6: Phốt chất dinh dưỡng giới hạn) 94 Hình 3.4 Biểu đồ tỷ lệ TN/TP theo mùa hồ Cự Chính 94 Hình 3.5 Trạng thái phú dưỡng hồ theo số dinh dưỡng Carlson TSI (70: siêu phú dưỡng 95 Hình 3.6 Tỷ lệ phần trăm nhóm thực vật hồ Cự Chính 97 Hình 3.7 Biến động mật độ tế bào thực vật hồ Cự Chính 98 vi Hình 3.8 Biến động mật độ tế bào vi khuẩn lam hồ Cự Chính 99 Hình 3.9 Biến động mật độ tế bào tảo lục hồ Cự Chính 99 Hình 3.10 Biểu đồ thể mối liên hệ nồng độ DIN+DIP, DO với mật độ tế bào 100 Hình 3.11 Biểu đồ mối liên hệ nhiệt độ nước mật độ tế bào thực vật 101 Hình 3.12 Biểu đồ thể mối liên hệ cường độ xạ mặt trời mật độ tế bào thực vật 101 Hình 3.13 Quá trình tối ưu tham số mơ hình phú dưỡng hồ 112 Hình 3.14 Kết biểu thị tối ưu giá trị 15 tham số GA 114 Hình 3.15 Phân bố tần suất xuất 15 tham số tối ưu GA 116 Hình 3.16 Các giá trị hàm mục tiêu nhỏ tối ưu GA 118 Hình 3.17 Kết biểu thị tối ưu giá trị 53 tham số trước điều chỉnh GA 119 Hình 3.18 Kết biểu thị tối ưu giá trị 53 tham số sau điều chỉnh GA 120 Hình 3.19 Kết so sánh giá trị mô thực đo biến trạng thái mơ hình (a,b,c nồng độ sinh khối tảo lục, vi khuẩn lam tảo silic; d.PO4-P, e.TP, f.NH4-N, g.NO2-N, h.NO3-N, i.TN, j.DOC, k.TOC, l.DO) 124 Hình 3.20 Kết so sánh giá trị mơ thực đo biến trạng thái mô hình (a,b,c nồng độ sinh khối tảo lục, vi khuẩn lam tảo silic; d.PO4-P, e.TP, f.NH4-N, g.NO2-N, h.NO3-N, i.TN, j.DOC, k.TOC, l.DO) 135 Hình 3.21 Hàm giới hạn chất dinh dưỡng phát triển nhóm thực vật (a.Tảo lục, b.Vi khuẩn lam, c.Tảo silic, d.Giá trị tổng hợp) 138 Hình 3.22 Sự thay đổi theo mùa biến thành phần, tồn phần DIP 139 Hình 3.23 Hàm giới hạn cường độ xạ mặt trời với phát triển nhóm TVN 140 Hình 3.24 Hàm giới hạn nhiệt độ nước phát triển nhóm thực vật 140 Hình 3.25 Tích hàm giới hạn với phát triển nhóm thực vật 141 Hình 3.26 Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mô nồng độ sinh khối thực vật 144 Hình 3.27 Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mơ nồng độ oxy hịa tan hồ 145 Hình 3.28 Kết so sánh giá trị ban đầu với kịch mô nồng độ DIP hồ 145 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại mức độ dinh dưỡng hồ theo phương pháp Hakanson [21] Bảng 1.2 Tổng quan mơ hình phú dưỡng hồ [24] 11 Bảng 1.3 Một số hồ nội Hà Nội khơng có nguồn thải tập trung đổ trực tiếp [68] 28 Bảng 1.4 Nhiệt độ trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (oC) [76] 32 Bảng 1.5 Số nắng trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (giờ) [76] 32 Bảng 1.6 Độ ẩm tương đối trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (%) [76] 33 Bảng 1.7 Lượng mưa trung bình tháng trạm Láng từ năm 2002-2018 (mm) [76] 33 Bảng 2.1 Tỷ lệ TN/TP cho điều kiện hạn chế khác vùng nước [12] 40 Bảng 2.2 Các tham số mơ hình 54 Bảng 2.3 Tiêu chí đánh giá chất lượng cho số sai số [122] 63 Bảng 2.4 Giá trị ban đầu biến trạng thái hiệu chỉnh mơ hình 74 Bảng 2.5 Giá trị nồng độ chất dinh dưỡng có nước mưa chảy tràn 78 Bảng 2.6 Giá trị ban đầu biến trạng thái kiểm định mơ hình 78 Bảng 3.1 Thống kê mô tả thông số chất lượng nước hồ Cự Chính 91 Bảng 3.2 Hệ số tương quan Spearman(r) thông số chất lượng nước 91 Bảng 3.3 Phân loại dinh dưỡng hồ Cự Chính theo phương pháp Hakanson 96 Bảng 3.4 Nhóm thực vật chi điển hình 97 Bảng 3.5 Giá trị tham số số mơ hình phú dưỡng hồ 105 Bảng 3.6 Khoảng giá trị hiệu chỉnh tham số mơ hình 106 Bảng 3.7 Năm tham số nhạy ứng với biến trạng thái mơ hình 109 Bảng 3.8 Khoảng giá trị 15 tham số có mức độ ảnh hưởng lớn 113 Bảng 3.9 Giá trị thống kê mô tả 15 tham số mơ hình sau 38 lần chạy GA 115 Bảng 3.10 10 giá trị hàm mục tiêu nhỏ qua 38 lần chạy GA 118 Bảng 3.11 So sánh giá trị sai số RMSE, NSE, RSR PBIAS biến trạng thái phép tối ưu 53 tham số GA, với 15 tham số trước sau điều chỉnh 120 Bảng 3.12 Kết giá trị 53 tham số mơ hình tối ưu GA 129 Bảng 3.13 Giá trị sai số RMSE, NSE, RSR PBIAS kiểm định mơ hình 131 Bảng 3.14 Tác động, ưu nhược điểm kịch mô đến nồng độ sinh khối thực vật nổi, oxy hồn tan DIP trung bình hồ Cự Chính 146 viii KHP_1= 0.093;Chla_C_1= 0.016; APC_1= 0.060;ANC_1= 0.141; KHN_2= 0.077; KHP_2= 0.586;WS_2= 0.148;Chla_C_2 = 0.012;APC_2 = 0.036; ANC_2= 0.103; KHN_3= 0.64; KHP_3= 0.237; alpha_5_3= 0.019; WS_3 = 0.29; Chla_C_3 = 0.036;APC_3 = 0.01; ANC_3= 0.077;alpha_4 = 0.237; K_ZP = 1.9; e = 0.625; g = 0.098; alpha_9 =0.084; alpha_10= 0.0003; phi = 0.115;W_POC= 0.960; APC_POC = 0.004; ANC_POC = 0.189; alpha_13= 0.0004; APC_DOC = 0.004; ANC_DOC = 0.011; alpha_14= 0.010;alpha_15 = 0.02; alpha_16= 0.342;alpha_17= 0.398; alpha_18= 0.136;alpha_19 = 390; K_a = 0.469; %% 15 thong so toi uu anh huong nhieu nhat alpha_1_1 = 2.03; Tk_1= 23.18; Ik_1= 205;alpha_3_1=0.067; alpha_5_1= 0.094; WS_1= 0.188; alpha_1_2= 1.61;Tk_2 = 23.01; Ik_2 = 90.5; alpha_3_2= 0.248;alpha_5_2=0.1; alpha_1_3 = 1.85; Tk_3 = 16.23;Ik_3 = 196.4;alpha_3_3 = 0.058;%% global T_m I_m X_m NH_m NO2_m NO3_m PO4_m; % Gia tri cua nhiet do, cuong anh sang va mua T_i = [30,54 28,81 27,78 29,38 29,83 29,35 29,74 29,92 26,71 28,26 29,33 29,07 30,25 26,74 23,24 22,35 26,98 27,15 30,04 30,88 28,25 27,17 28,61 29,21 30,01 30,20 29,84 30,92 33,76 36,90 37,61 37,78 37,04 30,80 27,15 30,16 30,29 30,56 31,41 30,92 29,95 28,66 31,53 32,39 28,61 28,16 28,62 29,65 31,12 32,23 31,52 31,99 30,31 30,57 31,06 29,68 29,26 29,56 31,22 31,35 30,55 30,74 29,66 30,93 30,12 28,51 30,42 29,93 28,13 27,79 28,79 29,84 29,02 29,15 26,86 27,25 27,14 27,40 27,62 29,49 30,45 30,70 28,87 30,38 31,89 32,05 32,55 34,04 34,98 29,57 30,62 28,35 28,40 28,16 29,96 31,85 33,79 34,11 31,76 33,20 32,27 31,84 31,97 26,74 27,35 26,36 27,10 28,85 30,53 31,66 32,65 30,65 27,36 28,55 29,03 29,80 31,08 27,95 27,36 30,30 30,78 32,14 30,30 30,23 30,57 30,56 29,43 28,16 28,64 28,97 28,29 29,44 30,83 29,74 28,55 25,68 29,03 31,35 31,90 30,89 30,61 28,70 29,54 30,87 28,15 29,41 29,81 31,07 30,12 29,09]; I_i = [201,8 128,5 89,6 182,1 199,0 142,2 201,9 258,6 128,4 208,5 229,9 212,0 269,0 75,5 76,9 79,5 246,5 80,2 202,4 152,7 78,1 118,4 255,5 287,9 286,2 220,3 138,1 197,1 271,9 283,8 286,9 277,1 265,9 157,9 79,2 240,0 218,9 143,9 192,1 132,2 78,2 82,7 168,7 91,5 96,6 81,5 99,7 172,7 164,8 198,1 99,7 187,3 161,1 181,2 207,2 89,2 144,4 81,9 99,8 80,0 80,4 139,0 146,4 198,5 165,7 191,3 132,5 104,8 103,6 92,0 156,2 169,5 101,7 141,2 82,9 78,5 76,1 95,9 102,6 217,8 300,9 94,5 85,2 213,8 250,3 235,5 299,8 264,9 277,9 180,5 131,7 78,3 96,0 80,9 207,7 268,0 282,4 193,7 114,9 221,1 117,0 77,2 86,1 76,5 79,0 80,9 93,8 173,5 200,6 270,3 269,3 80,4 80,9 79,1 229,2 220,3 246,3 79,6 115,2 219,9 152,1 234,9 126,3 166,0 147,2 112,7 103,1 82,8 76,0 118,0 91,6 139,0 262,4 170,4 80,3 88,1 263,6 174,7 252,7 186,9 223,0 127,9 138,3 179,6 80,5 192,5 162,6 211,2 132,8 91,6]; X_i = [0 0,3 0,1 0 8,7 39,8 3,1 3,1 1,5 16,1 1,3 0,9 0,1 22,5 3,9 0 0 0 0 0 27,5 35,4 212 3,3 0,1 0 2,2 30,9 0 5,3 0,1 48,1 10,7 0 0 29,7 0,3 0,1 4,3 14,5 0,4 0,1 0,8 4,6 10,5 0,8 0,3 57,4 2,4 7,6 27,4 24 13,7 0,1 6,1 152,5 12,9 56,7 18,1 29,7 7,5 15,1 0 0,8 0 18,5 2,2 12,7 89,9 0,2 10,3 0,5 0 0 0 32,6 8,1 29,2 10,9 0 0 6,2 14,3 4,7 0,2 0 8,6 28,1 0 1,2 15,4 0,5 0 2,6 4,7 1,7 4,2 34,4 10,7 103,9 0 9,6 6,6 34,1 0 25,4 4,1 5,8 0 0]; NH_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.675 0.436 0.436 0.436 0.436 0.436 0.436 0.436 0.483 0.483 0.483 0.483 0.483 0.483 0.483 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.175 0.175 0.175 0.175 0.175 0.175 0.175 0.118 0.118 0.118 0.118 0.118 0.118 0.118 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.269 0.269 0.269 0.269 0.269 0.269 0.269 0.059 0.059 0.059 0.059 0.059 0.059 0.059 0.257 0.257 0.257 0.257 0.257 0.257 0.257 0.378 0.378 0.378 0.378 0.378 0.378 0.378 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.079 0.079 0.079 0.079 0.079 0.079 0.079 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.311 0.311 0.311 0.311 0.311 0.311 0.311 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.154 0.154 0.154 0.154 0.154]; NO2_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.314 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.465 0.465 0.465 0.465 0.465 0.465 0.465 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.299 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.061 0.061 0.061 0.061 0.061 0.061 0.061 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.211 0.211 0.211 0.211 0.211 0.211 0.211 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108]; NO3_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.432 0.432 0.432 0.432 0.432 0.432 0.432 1.123 1.123 1.123 1.123 1.123 1.123 1.123 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 0.468 1.125 1.125 1.125 1.125 1.125 1.125 1.125 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.796 0.796 0.796 0.796 0.796 0.796 0.796 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.579 0.579 0.579 0.579 0.579 0.579 0.579 0.503 0.503 0.503 0.503 0.503 0.503 0.503 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.267 0.267 0.267 0.267 0.267 0.267 0.267 0.193 0.193 0.193 0.193 0.193 0.193 0.193 0.068 0.068 213 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.912 0.912 0.912 0.912 0.912 0.912 0.912 0.302 0.302 0.302 0.302 0.302 0.302 0.302 1.417 1.417 1.417 1.417 1.417 1.417 1.417 1.162 1.162 1.162 1.162 1.162]; PO4_i =[0.000 0.000 0.000 0.000 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.208 0.208 0.208 0.208 0.208 0.208 0.208 0.124 0.124 0.124 0.124 0.124 0.124 0.124 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.104 0.114 0.114 0.114 0.114 0.114 0.114 0.114 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.093 0.093 0.093 0.093 0.093 0.093 0.093 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.067 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.091 0.091 0.091 0.091 0.091 0.091 0.091 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075]; %% Thong so cua ho h0 = 1,6; %Do sau trung binh cua ho(met): A = 4000; %Dien tich mat ho (m2) %% Gan xuoi cac tham so cua mo hinh %% Tham so cua tao luc tu p1(1)-p1(16) p1(1)= alpha_1_1; p1(2)= Tk_1; p1(3)= K1_1; p1(4)= K2_1; p1(5)= Ik_1; p1(6)= KHN_1 ; p1(7)= KHP_1; p1(8)= alpha_3_1; p1(9)= theta_3_1; p1(10)= alpha_5_1 ; p1(11)= theta_5_1 ; p1(12)= WS_1 ; p1(13)= Chla_C_1 ; p1(14)= APC_1 ;p1(15)= ANC_1; p1(16)= ADC_1; %% Tham so cua vi khuam lam tu p1(17)-p1(32) p1(17)= alpha_1_2; p1(18)= Tk_2; p1(19)= K1_2; p1(20)= K2_2; p1(21)= Ik_2; p1(22)= KHN_2 ; p1(23)= KHP_2; p1(24)= alpha_3_2; p1(25)= theta_3_2; p1(26)= alpha_5_2 ; p1(27)= theta_5_2 ; p1(28)= WS_2 ; p1(29)= Chla_C_2 ;p1(30)= APC_2 ;p1(31)= ANC_2; p1(32)= ADC_2; %% Tham so cua tao silic tu p1(33)-p1(48) p1(33)= alpha_1_3; p1(34)= Tk_3; p1(35)= K1_3; p1(36)= K2_3; p1(37)= Ik_3; p1(38)= KHN_3 ; p1(39)= KHP_3; p1(40)= alpha_3_3; p1(41)= theta_3_3; p1(42)= alpha_5_3 ; p1(43)= theta_5_3 ; p1(44)= WS_3 ; p1(45)= Chla_C_3 ; p1(46)= APC_3 ;p1(47)= ANC_3; p1(48)= ADC_3; %% Tham so cua Dong vat phu du p(49)- p(58),p(89) p1(49)= alpha_4 ;p1(50)= theta_4 ;p1(51)= K_ZP; p1(52)=B_th ;p1(89)= e ;p1(53)= g; p1(54)= alpha_9; p1(55)= theta_9 ;p1(56)= APC_ZP; p1(57)= ANC_ZP ;p1(58)= ADC_ZP ; %% Tham so cua Cac bon huu co dang hat (POC) p(59)- p(66) p1(59)= alpha_10;p1(60) = beta_1;p1(61)= KDO_1 ;p1(62)= phi; p1(63)= W_POC ;p1(64)= APC_POC ;p1(65)= ANC_POC; p1(66)= ADC_POC; %% Carbon huu co dang hoa tan (DOC):p(66)- p(71) 214 p1(67)= alpha_13 ; p1(68)= beta_2 ; p1(69)= KDO_2; p1(70)= APC_DOC ; p1(71)= ANC_DOC; p1(72)= ADC_DOC ; %% Phot phat dang vo co hoa tan DIP (P04-P):p(73)- p(74) p1(73)= alpha_14; p1(74)= beta_3; %% Amoni (NH4-N)p(75)- p(79) p1(75)= alpha_15; p1(76)= beta_4 ; p1(77)= alpha_16; p1(78)=theta_16; p1(79)= KDO_3; %% NO2-N p(80)- p(82) p1(80)= alpha_17; p1(81)= theta_17; p1(82)= KDO_4 ; %% NO3-N p(83)- p(85) p1(83)= alpha_18; p1(84)= theta_18; p1(85)= KDO_5 ; %% Nong oxy hoa tan (DO):p(86)- p(88) p1(86)= alpha_19; p1(87)= beta_5 ; p1(88)= K_a ; %% Thong so cua ho %p1(90)=h0; %% for i = 1: length(T_i) day(i)=i; T_m = T_i(i); I_m = I_i(i); X_m = X_i(i); % for k=length(p1) %p1=p1(k); %end tspan = [0 1]; %tspan = 0:0,1:15; options = odeset('RelTol',1e-4,'AbsTol',[1e-4 1e-4 1e-5 1e-6 1e-4 1e-5 1e-4 1e-4 1e-5 1e-4 1e-4 1e-5 1e-4]); % Cac gia tri ban dau cua mo hinh y0 =[ 0,9537 1,2646 0,0471 2,08E-04 12,5 0,095 0,786 5,4 2,62 7,6 0,0241 0,6164 0,0356 0,0297]; %[T,Y] = ode45(@(t,y)tenham(t,y),tspan,y0 [Time,Y]=ode45(@(t,y)he_pt_vi_phan(t,y,p1),tspan,y0); Time_i(i) = Time(end)-1+i; Time_i = Time_i'; for j=1:14 YY(i,j) = Y(end,j); %y0(j) = Y(end,j); end %% Tinh gia tri ham gioi han chat dinh duong f1(N) %f1_1_N la he so phu thuoc dinh duong cua tao luc: %f1_1_N = min((C_DIN/(KHN_1+C_DIN)),(C_DIP/(KHP_1+C_DIP))); % Tinh gia tri C_DIN, C_DIP C_DIN(i) = Y(end,12)+Y(end,13)+Y(end,14); C_DIP(i)= Y(end,11); ZZ_1_N(i) = C_DIN(i)/(KHN_1+C_DIN(i)); ZZ_1_P(i) = C_DIP(i)/(KHP_1+C_DIP(i)); if ZZ_1_N(i) < ZZ_1_P(i) f1_1_N(i) = ZZ_1_N(i); 215 else f1_1_N(i) = ZZ_1_P(i); end % -%f1_2_N la he so phu thuoc dinh duong cua vi khuan lam: %f1_2_N = min((C_DIN/(KHN_2+C_DIN)),(C_DIP/(KHP_2+C_DIP))); ZZ_2_N(i) = C_DIN(i)/(KHN_2+C_DIN(i)); ZZ_2_P(i) = C_DIP(i)/(KHP_2+C_DIP(i)); if ZZ_2_N(i) < ZZ_2_P(i) f1_2_N(i) = ZZ_2_N(i); else f1_2_N(i) = ZZ_2_P(i); end %f1_3_N la he so phu thuoc dinh duong cua tao silic: %f1_3_N = min((C_DIN/(KHN_2+C_DIN)),(C_DIP/(KHP_3+C_DIP))); ZZ_3_N(i) = C_DIN(i)/(KHN_3+C_DIN(i)); ZZ_3_P(i) = C_DIP(i)/(KHP_3+C_DIP(i)); if ZZ_3_N(i) < ZZ_3_P(i) f1_3_N(i) = ZZ_3_N(i); else f1_3_N(i) = ZZ_3_P(i); end %% Tinh gia tri cua ham gioi han f2(I) % Gia tri ham Kess Kess(i)=0,8250,043*(Chla_C_1*Y(end,1)+Chla_C_2*Y(end,2)+Chla_C_3*Y(end,3))+ 0,299*((Chla_C_1*Y(end,1))+Chla_C_2*Y(end,2)+Chla_C_3*Y(end,3) )^(2/3); %f2_1_I la he so phu thuoc anh sáng cua tao luc: f2_1_I_i(i)=(2,718/(Kess(i)*h0))*(exp((-I_i(i)/Ik_1)*exp(Kess(i)*h0))- exp(-I_i(i)/Ik_1)); %f2_2_I la he so phu thuoc anh sáng cua tao luc lam: f2_2_I_i(i)=(2,718/(Kess(i)*h0))*(exp((-I_i(i)/Ik_2)*exp(Kess(i)*h0))- exp(-I_i(i)/Ik_2)); %f2_3_I la he so phu thuoc anh sáng cua tao luc silic: f2_3_I_i(i)=(2,718/(Kess(i)*h0))*(exp((-I_i(i)/Ik_3)*exp(Kess(i)*h0))- exp(-I_i(i)/Ik_3)); %% Tinh gia tri cua ham gioi han nhiet f3(T) if T_i(i)