Bài giảng quản lý chất lượng nước đại học thủy lợi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA MÔI TRƯỜNG PGS.TS BÙI QUỐC LẬP (Chủ biên) – PGS.TS NGUYỄN VĂN THẮNG BÀI GIẢNG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC - Hà Nội, 2014 - MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI NÓI ĐẦU vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix Chƣơng 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC VÀ QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC 1.1 THUỶ VỰC VÀ CÁC YẾU TỐ TẠO NÊN CHẤT LƢỢNG NƢỚC CỦA THUỶ VỰC 1.1.1 Thuỷ vực đặc tính thuỷ vực 1.1.2 Các yếu tố tạo nên chất lƣợng nƣớc thuỷ vực 1.1.3 Ý nghĩa tầm quan trọng quản lý chất lƣợng nƣớc 1.2 CÁC THÔNG SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC 1.2.1 Các thông số vật lý chất lƣợng nƣớc 1.2.2 Các thông số hóa học chất lƣợng nƣớc 1.2.3 Các thông số sinh học 1.3 CÁC TIÊU CHUẨN/QUY CHUẨN CHẤT LƢỢNG NƢỚC 1.3.1 Quy chuẩn chất lƣợng nƣớc mặt 1.3.2 Quy chuẩn chất lƣợng nƣớc dƣới đất 11 1.3.3 Quy chuẩn chất lƣợng nƣớc biển 13 1.3.4 Quy chuẩn nƣớc thải công nghiệp 16 1.3.5 Quy chuẩn chất lƣợng nƣớc thải sinh hoạt 19 1.4 CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC 22 1.4.1 Khái quát chung biện pháp quản lý bảo vệ chất lƣợng nƣớc 22 1.4.2 Xây dựng/cải tiến thể chế sách luật pháp cho quản lý chất lƣợng nƣớc 23 1.4.3 Tổ chức quản lý kiểm sốt nhiễm mơi trƣờng 24 1.4.4 Các biện pháp quản lý kỹ thuật để bảo vệ chất lƣợng nƣớc 25 1.4.5 Giáo dục nâng cao nhận thức môi trƣờng 26 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 27 Chƣơng 2: Ô NHIỄM NƢỚC VÀ CÁC NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT 28 2.1 Ô NHIỄM NƢỚC VÀ CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM 28 2.1.1 Khái niệm ô nhiễm nƣớc 28 2.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm nƣớc 28 2.2 TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM NƢỚC Ở NƢỚC TA VÀ VẤN ĐỀ QUẢN LÝ KIỂM SOÁT 31 2.2.1 Môi trƣờng nƣớc lục địa 31 2.2.2 Môi trƣờng nƣớc biển 32 2.2.3 Tình hình quản lý kiểm sốt môi trƣờng nƣớc Việt Nam 33 i 2.3 CÁC NGUYÊN TẮC CHỈ ĐẠO CHO VIỆC KIỂM SỐT Ơ NHIỄM NƢỚC 34 2.3.1 Phịng ngừa ô nhiễm xử lý ô nhiễm 34 2.3.2 Sử dụng nguyên tắc đề phòng 34 2.3.3 Áp dụng nguyên tắc ngƣời gây ô nhiễm phải trả tiền 35 2.3.4 Áp dụng tiêu chuẩn quy định thực tế 35 2.3.5 Cân công cụ kinh tế điều chỉnh 35 2.3.6 Áp dụng việc kiểm sốt nhiễm nƣớc mức độ thích hợp thấp 35 2.3.7 Thiết lập chế liên ngành 36 2.3.8 Khuyến khích cách tiếp cận tham gia tất bên có liên quan 36 2.3.9 Đƣa hội mở thông tin ô nhiễm nƣớc 36 2.3.10 Đẩy mạnh hợp tác quốc tế kiểm sốt nhiễm nƣớc 36 2.4 KHUNG KIỂM SỐT Ơ NHIỄM NƢỚC 36 2.4.1 Giới thiệu chung 36 2.4.2 Phân tích ban đầu vấn đề chất lƣợng nƣớc 37 2.4.3 Thiết lập mục tiêu kiểm soát ô nhiễm nƣớc 38 2.4.4 Các công cụ văn quản lý 38 2.4.5 Kế hoạch hành động cho việc kiểm sốt nhiễm nƣớc 39 2.5 QUẢN LÝ CÁC NGUỒN CHẤT THẢI XẢ VÀO NGUỒN NƢỚC 41 2.5.1 Đặt vấn đề 41 2.5.2 Tải lƣợng chất nhiễm phƣơng pháp tính tốn, ƣớc tính 41 2.5.3 Khả tiếp nhận nƣớc thải nguồn nƣớc phƣơng pháp xác định 46 2.5.4 Các biện pháp quản lý kiểm sốt, giảm thiểu tải lƣợng chất nhiễm xả vào nguồn nƣớc 49 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 51 Chƣơng QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT 53 3.1 Ý NGHĨA VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT 53 3.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CHỦ YẾU LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG 54 3.2.1 Các đặc điểm thủy văn 54 3.2.2 Các đặc điểm hóa học 54 3.2.3 Các đặc điểm sinh học 55 3.3 CÁC ĐẶC ĐIỂM CHỦ YẾU LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC HỒ 56 3.3.1 Sự phân tầng nhiệt (Thermal stratification) 56 3.3.2 Các vùng sinh học (Biological Zones) 57 3.4 CÁC QUÁ TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG, HỒ 59 3.4.1 Những thay đổi thành phần đặc tính nƣớc 59 3.4.2 Sự pha loãng nƣớc 59 3.4.3 Khả tự làm nƣớc mặt 59 3.4.4 Sự ô nhiễm nƣớc sông 61 ii 3.4.5 Sự mặn hóa nƣớc 62 3.4.6 Sự a xít hóa nƣớc sông, hồ 62 3.5 QUẢN LÝ CÁC NGUỒN THẢI CHẢY VÀO SÔNG, HỒ 66 3.5.1 Ảnh hƣởng nguồn nƣớc thải chất lƣợng nƣớc sông hồ 66 3.5.2 Sự tiêu hao lƣợng xy hồ tan nƣớc có chất hữu 66 3.5.3 Đƣờng cong suy giảm ô xy đoạn sông ảnh hƣởng nƣớc thải chảy vào 72 3.5.4 Quản lý nguồn nƣớc thải chảy vào thuỷ vực sông, hồ 76 3.6 SỰ PHÚ DƢỠNG CỦA NƢỚC SÔNG, HỒ VÀ VẤN ĐỀ QUẢN LÝ 76 3.6.1 Khái quát chung tƣợng phú dƣỡng 76 3.6.2 Các nguồn dinh dƣỡng gây tƣợng phú dƣỡng 77 3.6.3 Hậu phú dƣỡng 78 3.6.4 Đánh giá phú dƣỡng 80 3.6.5 Quản lý kiểm soát tƣợng phú dƣỡng 82 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 84 BÀI TẬP CHƢƠNG 84 Chƣơng QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC NGẦM 85 4.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NƢỚC NGẦM VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NƢỚC NGẦM 85 4.1.1 Chuyển tải chất nhiễm bẩn nƣớc ngầm 88 4.1.2 Các đặc tính hoá học nƣớc ngầm 90 4.1.3 Các đặc tính sinh học nƣớc ngầm 92 4.2 CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA CON NGƢỜI ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC NGẦM 92 4.3 BIỆN PHÁP QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC NGẦM 96 4.3.1 Yêu cầu chung quản lý bảo vệ nƣớc ngầm khỏi bị nhiễm bẩn 96 4.3.2 Các biện pháp quản lý bảo vệ chất lƣợng nƣớc ngầm 97 4.3.3 Chính sách luật pháp quản lý chất lƣợng nƣớc ngầm 97 4.3.4 Bảo vệ vệ sinh nguồn tập trung cấp nƣớc uống, nƣớc sinh hoạt 98 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 99 Chƣơng GIÁM SÁT CHẤT LƢỢNG NƢỚC 100 5.1 Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG CỦA GIÁM SÁT CHẤT LƢỢNG NƢỚC 100 5.1.1 Khái niệm 100 5.1.2 Các loại giám sát 100 5.2 THIẾT KẾ MỘT CHƢƠNG TRÌNH GIÁM SÁT 101 5.2.1 Mục đích giám sát 101 5.2.2 Nhu cầu thông tin cho quản lý 102 5.2.3 Mô tả khu vực giám sát 103 5.2.4 Thực khảo sát sơ 103 5.2.4 Lựa chọn vị trí lấy mẫu 103 5.2.6 Các thông số trung gian giám sát 107 iii 5.2.7 Tần suất thời gian lấy mẫu 108 5.2.8 Kiểm sốt chất lƣợng cơng việc ngồi thực địa 108 5.3 QUAN TRẮC CHẤT LƢỢNG NƢỚC THẢI 108 5.3.1 Lựa chọn thông số liên quan tới nguồn ô nhiễm 108 5.3.2 Kỹ thuật lấy mẫu nƣớc thải 114 5.3.3 Những kiểu lấy mẫu 114 5.3.4 Bảo quản mẫu 115 5.3.5 Tần xuất lấy mẫu 115 5.3.6 Các thông số CLN thải 115 5.4 QUAN TRẮC CHẤT LƢỢNG NƢỚC XUNG QUANH 115 5.4.1 Lựa chọn thông số để giám sát chất lƣợng nƣớc liên quan đến loại hình sử dụng nƣớc 115 5.4.2 Các yêu cầu vị trí lấy mẫu 119 5.5 GIÁM SÁT CHẤT LƢỢNG NƢỚC NGẦM 120 5.5.1 Khái quát chung 120 5.5.2 Xây dựng chƣơng trình giám sát 121 5.6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC 121 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 127 Chƣơng CƠNG CỤ MƠ HÌNH TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƢỢNG NƢỚC 128 6.1 KHÁI QUÁT CHUNG 128 6.1.1 Vai trị cơng cụ mơ hình quản lý chất lƣợng nƣớc 128 6.1.2 Q trình phát triển mơ hình chất lƣợng nƣớc 130 6.1.3 Các loại mơ hình chất lƣợng nƣớc 131 6.2 CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN 133 6.2.1 Khối lƣợng nồng độ 133 6.2.3 Tỷ trọng nƣớc 135 6.2.4 Cân khối lƣợng 136 6.2.5 Bình lƣu khuếch tán (Advection – diffusion) 140 6.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MƠ HÌNH CHẤT LƢỢNG NƢỚC 141 6.3.1 Các phƣơng trình 141 6.3.2 Thơng số mơ hình số liệu đầu vào 146 6.4 Q TRÌNH MƠ HÌNH HĨA CHẤT LƢỢNG NƢỚC 147 6.4.1 Xác định vấn đề 148 6.4.2 Lựa chọn mơ hình 149 6.4.3 Áp dụng sơ 150 6.4.4 Hiệu chỉnh mơ hình 151 6.4.5 Khẳng định củng cố mơ hình 152 6.4.6 Áp dụng cho quản lý 153 6.4.7 Hậu kiểm 153 6.5 ĐỘ NHẠY CỦA MƠ HÌNH 153 6.5.1 Xáo trộn thông số 154 iv 6.4.2 Phân tích độ nhạy bậc 154 6.6 MỘT SỐ MƠ HÌNH CHẤT LƢỢNG NƢỚC 155 6.6.1 Tóm tắt số mơ hình chất lƣợng nƣớc thông dụng 155 6.6.2 Mô hình QUAL2E 157 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 172 TÀI LIỆU THAM KHẢO 173 v LỜI NÓI ĐẦU Quản lý bảo vệ tài nguyên nƣớc nói chung, có quản lý, bảo vệ chất lƣợng nguồn nƣớc tự nhiên có vai trị vơ quan trọng phát triển bền vững quốc gia Do đó, việc trang bị cho sinh viên ngành thuộc lĩnh vực môi trƣờng tài nguyên nƣớc kiến thức bản, sở khoa học thực tiễn cho việc quản lý bảo vệ chất lƣợng nguồn nƣớc cần thiết Với ý nghĩa đó, tập Bài giảng “Quản lý chất lƣợng nƣớc” đƣợc tập thể tác giả gồm PGS.TS Bùi Quốc Lập (chủ biên) PGS.TS Nguyễn Văn Thắng biên soạn dùng làm tài liệu giảng dạy thức cho môn học “Quản lý chất lƣợng nƣớc” thuộc ngành Kỹ thuật Môi trƣờng, ngành Thủy văn học ngành Cấp nƣớc Đại học Thủy lợi Ngồi ra, tài liệu tham khảo cho môn học khác thuộc lĩnh vực tài nguyên nƣớc môi trƣờng Bài giảng “Quản lý chất lƣợng nƣớc” đƣợc kết cấu thành chƣơng: Chương Khái quát chung chất lượng nước quản lý chất lượng nước Chương Ô nhiễm nước nguyên tắc kiểm soát Chương Quản lý chất lượng nước mặt Chương Quản lý chất lượng nước ngầm Chương Giám sát đánh giá chất lượng nước Chương Công cụ mơ hình quản lý chất lượng nước Sinh viên học tập mơn học này, ngồi việc sử dụng Bài giảng tài liệu học tập thức cần tham khảo, cập nhật thêm tài liệu liên quan khác nhƣ kiến thức luật pháp sách quản lý tài nguyên nƣớc hành Nhà nƣớc Trong trình biên soạn Bài giảng, tác giả có nhiều cố gắng, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tập thể tác giả mong muốn nhận đƣợc ý kiến góp ý để Bài giảng đƣợc hoàn thiện hơn, phục vụ tốt cho công tác đào tạo nghiên cứu Trân trọng cảm ơn TẬP THỂ TÁC GIẢ vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng phân loại độ cứng nƣớc Bảng 1.2 Giá trị giới hạn thông số chất lƣợng nƣớc mặt Bảng 1.3 Giá trị giới hạn thông số chất lƣợng nƣớc dƣới đất 11 Bảng 1.4 Giá trị giới hạn thông số chất lƣợng nƣớc biển vùng biển ven bờ 13 Bảng 1.5 Giá trị giới hạn thông số chất lƣợng nƣớc biển vùng biển gần bờ 15 Bảng 1.6 Giá trị giới hạn thông số CLN biển vùng biển xa bờ 16 Bảng 1.7 Giá trị thông số ô nhiễm nƣớc NTCN (trƣờng hợp chƣa có nhà máy xử lý nƣớc thải tập trung đƣợc xả vào hệ thống nƣớc thị, khu dân cƣ) 17 Bảng 1.8 Xác định hệ số Kq theo lƣu lƣợng dịng chảy sơng suối, khe rạch 19 Bảng 1.9 Giá trị thơng số nhiễm C làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nƣớc thải sinh hoạt 20 Bảng 1.10 Giá trị hệ số K ứng với loại hình sở dịch vụ, sở công cộng, chung cƣ 21 Bảng 2.1 Các chất ô nhiễm chủ yếu nguồn gốc chúng 29 Bảng 2.2 Hệ số phát sinh chất ô nhiễm nƣớc thải sinh hoạt (mg/ngƣời- ngày) theo số liệu Tổ chức Y tế giới 43 Bảng 2.3 Thành phần nƣớc thải cơng nghiệp phân loại theo nhóm ngành nghề 45 Bảng 3.1 Hàm lƣợng chất dinh dƣỡng mức cho phép nguy hiểm 81 Bảng 3.2 Đánh giá phú dƣỡng nƣớc hồ 82 Bảng 4.1 Thành phần chất hòa tan nƣớc ngầm 90 Bảng 4.2 Nguồn nồng độ thành phần tự nhiên nƣớc ngầm 91 Bảng 4.3 Các hoạt động chủ yếu gây ô nhiễm nƣớc ngầm 92 Bảng 5.1 Các kiểu vị trí lấy mẫu 104 Bảng 5.2 Khoảng cách ƣớc tính để nƣớc sơng đƣợc hịa trộn với nƣớc thải có nguồn thải đổ vào [7] 106 Bảng 5.3 Số lƣợng mẫu trung bình cần lấy kiểu sông [7] 107 Bảng 5.4 Lựa chọn thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc liên quan tới nguồn ô nhiễm không công nghiệp 109 Bảng 5.5 Lựa chọn thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc liên quan tới số nguồn ô nhiễm công nghiệp phổ biến 112 Bảng 5.6 Lựa chọn thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc liên quan đến sử dụng nƣớc công nghiệp 115 Bảng 5.7 Lựa chọn thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc liên quan đến sử dụng nƣớc cho công nghiệp 117 Bảng 5.8 Bảng quy định giá trị qi, BPi 123 Bảng 5.9 Bảng quy định giá trị BPi qi DO% bão hòa 124 Bảng 5.10 Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH 124 Bảng 5.11 Bảng so sánh đánh giá số chất lƣợng nƣớc 125 Bảng 6.1 Các giá trị hệ số nhám Manning n 162 Bảng 6.2 Bảng định nghĩa số hạng truyền nhiệt 169 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Hệ thống quản lý nhà nƣớc mơi trƣờng Việt Nam 33 Hình 2.2 Các yếu tố trình kế hoạch hành động cho kiểm sốt nhiễm nƣớc 40 Hình 3.1 Chu trình thủy văn ảnh hƣởng lên chất lƣợng nƣớc 55 Hình 3.2 Minh họa phân tầng nhiệt hồ vào mùa hè 56 Hình 3.3 Minh họa phân tầng nhiệt hồ vào mùa đông 57 Hình 3.4 Các vùng sinh học hồ nƣớc 58 Hình 3.5 Biểu thị biến đổi nồng độ chất hữu theo thời gian 69 Hình 3.6 Sự biến đổi nồng độ xy hồ tan đoạn sông bị ô nhiễm hữu 74 Hình 4.1 Biểu đồ tầng nƣớc ngầm 86 Hình 4.2 Cấu tạo tầng chứa nƣớc không áp 86 Hình 4.3 Áp kế đo áp lực nƣớc Áp kế “a” tƣơng tự nhƣ tầng chứa nƣớc không áp Áp kế “b” tƣơng tự nhƣ tầng chứa nƣớc có áp 87 Hình 4.4 Máng nhiễm khơng hịa tan nhẹ nƣớc 89 Hình 4.5 Máng chất nhiễm hịa tan 89 Hình 4.6 Máng chất nhiễm khơng hịa tan nặng nƣớc 90 Hình 5.1 Các vị trí lấy mẫu điển hình giám sát đa mục tiêu 105 Hình 6.1 Một hệ thống nƣớc cấp – nƣớc thải đô thị Nhà máy xử lý nƣớc (WTP) làm nƣớc sông thành nƣớc dùng cho ngƣời dân Nhà máy xử lý nƣớc thải (WWTP) khử chất ô nhiễm từ nƣớc cống để bảo vệ nguồn nƣớc tiếp nhận 128 Hình 6.2 Qui trình quản lý chất lƣợng nƣớc 129 Hình 6.3 Ba tốc độ chủ yếu đƣợc sử dụng mơ hình chất lƣợng nƣớc 134 Hình 6.4 Sự thay đổi tỷ trọng nƣớc theo nhiệt độ 136 Hình 6.5 Cân khối lƣợng cho hồ đƣợc pha trộn 137 Hình 6.6 Sự suy giảm lắng đọng đƣợc biểu thị nhƣ dòng khối lƣợng xuyên qua mặt tiếp giáp nƣớc-bùn cát đáy 140 Hình 6.7 Vận chuyển vết thuốc nhuộm theo khơng gian thời gian với (a) bình lƣu (b) khuếch tán 140 Hình 6.8 Khối lƣợng vào qua thể tích nƣớc theo ba phƣơng X, Y Z 142 Hình 6.9 a) Q trình mơ hình hóa chất lƣợng nƣớc b) thông tin cần thiết ảnh hƣởng đến trình 148 Hình 6.10 Biểu đồ phác họa q trình hiệu chỉnh mơ hình 151 Hình 6.11 Biểu đồ mô tả phƣơng pháp đánh giá độ nhạy mơ hình 154 Hình 6.12 Chia đoạn sơng thành phân đoạn mơ hình QUAL2E 158 Hình 6.13 Minh họa cân khối lƣợng phần tử đoạn sông mơ hình QUAL2E 159 viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BHC Benzene hexachloride BOD Biochemical Oxygen Demand, nhu cầu xy sinh hóa BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BVMT Bảo vệ môi trƣờng BVTV Bảo vệ thực vật BYT Bộ Y tế CCN Cụm công nghiệp CFU Colony-Forming Unit CLN Chất lƣợng nƣớc CN Công nghiệp COD Chemical Oxygen Demand, nhu cầu ô xy hóa học DDTS Dichloro diphenyl trichloroethane DO Nồng độ xy hịa tan ĐTM Đánh giá tác động môi trƣờng EIA Environmental Impact Assessment EU European Union GEMS Global Environmental Monitoring System HCM Hồ Chí Minh HSPF Hydrological Simulation Program Fortran ISO Tổ chức quốc tế tiêu chuẩn hố KCN Khu cơng nghiệp KH Kế hoạch KHCN&MT Khoa học cơng nghệ mơi trƣờng KTTV Khí tƣợng thủy văn KTXH Kinh tế xã hội LHQ Liên hợp quốc LVS Lƣu vực sông MPN Most Probable Number MT Mơi trƣờng ND-CP Nghị định phủ NTCN Nƣớc thải công nghiệp NTU Nephelometric Turbidity Units, đơn vị đo độ đục ix Quản lý chất lượng nước Hình 6.13 Minh họa cân khối lƣợng phần tử đoạn sơng mơ hình QUAL2E Trong cân vật chất coi chuyển tải tốc độ (Q.C) phân tán chênh lệch nồng độ (A.Dc/  X) nhƣ chuyển động khối theo trục dòng chảy Khối lƣợng đƣợc đƣa vào khỏi hệ thống thơng qua nguồn bên ngồi chảy (QxCx) thêm vào hay qua nguồn nội lắng chìm xuống (Si) ví dụ nhƣ nguồn sinh vật đáy biến đổi sinh học Trong yếu tố tính tốn, nƣớc đƣợc coi pha trộn hoàn toàn Nhƣ vậy, dịng chảy đƣợc nhận thức nhƣ chuỗi lị phản ứng pha trộn hồn tồn đƣợc liên kết với theo trận tự định thông qua thể chuyển tải phân tán Nhóm nối tiếp lị phản ứng đƣợc xác định nhƣ đoạn sơng đoạn yếu tố tính tốn có đặc trƣng thuỷ văn tƣơng tự ví dụ nhƣ: độ dốc dòng chảy, mặt cắt ngang kênh, độ nhám…và số sinh vật đƣợc coi nhƣ khơng đổi ví dụ nhƣ: tốc độ suy giảm BOD, mức độ phát triển nguồn sinh vật đáy, mức độ tảo đáy 6.6.2.3 Các phương trinh điều kiện tính tốn Phương trình chuyển tải vật chất Phƣơng trình mơ hình QUAL2E phương trình chuyển tải, khuếch tán chiều, đƣợc giải không gian thời gian thành phần chất lƣợng nƣớc Phƣơng trình xét tới ảnh hƣởng đối lƣu, phân tán, pha loãng, phản ứng thành phần, tác động qua lại, nguồn lắng chìm đáy Với thành phần có nồng độ C, phƣơng trình đƣợc viết là: 159 Chương 6: Cơng cụ mơ hình quản lý chất lượng nước M  t C ) x dx   ( Ax uC ) dx  ( A dx) dC  s x x x dt  ( Ax Dl (6-42) Trong đó: M - Khối lƣợng X - Khoảng cách t- Thời gian C - Nồng độ Ax - Diện tích mặt cắt ngang Dl - Hệ số phân tán u - Vận tốc trung bình S - Nguồn ngồi lắng chìm đáy Bởi M = V.C ta viết: M (VC ) C V  V C t t t t (6-43) Trong đó: V = Ax.Dx = thể tích gia tăng (số gia thể tích) Nếu giả thiết chế độ dòng chảy ổ định, tức biến thiên Q, V theo thời gian khơng phƣơng trình (6.43) trở thành: M C V t t (6-44) Kết hợp phƣơng trình (6.42) (6.44) sếp lại ta có: C  t C ) x   ( Ax uC ) dC  s Ax x A x x dt V  ( Ax Dl (6-45) Các số hạng vế phải phƣơng trình tƣơng ứng là: phân tán, đối lƣu, thay đổi thành phần chất lƣợng nƣớc, nguồn ngoài, lắng chìm đáy pha lỗng Trong trƣờng hợp trạng thái chảy ổ định, đạo hàm riêng theo thời gian Những thay đổi xảy với phần riêng biệt phần tử độc lập với đối lƣu, phân tán chất thải đƣa vào đƣợc xác định số hạng điều kiện Những thay đổi bao gồm phản ứng vật lý, hoá học, sinh học ảnh hƣởng tƣơng tác lẫn xảy dịng chảy Ví dụ nhƣ: hấp thụ ôxy, hô hấp quang hợp tảo, phát triển diệt vong Coliform Phương trình 6-45) đươc giải theo sơ đồ sai phân hữu hạn theo hai bƣớc 160 Quản lý chất lượng nước - Bƣớc thứ nhất, số hạng đối lƣu khuếch tán đƣợc lấy sai phân theo chiều dòng chảy X C i  t ( AD L Trong đó: C C ) i  ( AD L ) i 1 ( AuC ) i  ( AuC ) dCi S i x x    Vi Vi dt Vi (6-46) Vi = Ai.xi - Bƣớc thứ hai, biểu thị đạo hàm theo không gian số hạng khuếch tán dƣới dạng sai phân đạo hàm theo thời gian C dƣới dạng sai phân Cin 1  Cin ( AD L ) i Cin11  ( AD L ) i Cin 1 ( AD L ) i 1 Cin 1  ( AD L )Cin11   t Vi xi Vi xi  Qi C in 1  Qi 1C in11  S   ri C in 1  Pi  i    Vi Vi   (6-47) Trong phƣơng trình trờn, số hạng dC/dt đƣợc biểu thị thành: dCi  ri Cin1  Pi dt Trong (6-48) ri: Hằng số tỷ lệ bậc Pi: Các nguồn gia nhập nội nguồn lắng chìm (tức tổn thất chất dinh dƣỡng phát triển tảo nguồn dƣới đáy Sau biến đổi ta có phƣơng trình cuối có dạng aiCi-1n+1 + biCin+1 +ciCi+1n+1 = Zi (6-49) Hệ phƣơng trình có dạng ma trận hệ số nằm ba đƣờng chéo Có thể sử dụng thuật toán khử đuổi để giải hệ phƣơng trình đại số tuyến tính Đặc trƣng thuỷ lực QUAL2E giả thiết chế độ dòng chảy ổn định, tức là: Q 0 t (6-50) Bởi vậy, cân thuỷ văn đoạn yếu tố tính tốn viết cách đơn giản nhƣ sau Q  Qx x (6-51) 161 Chương 6: Cơng cụ mơ hình quản lý chất lượng nước Trong Qx tổng dịng chảy vào chảy từ đoạn yếu tố thứ i.Các hệ số lƣu lƣợng Khi phƣơng trình (6.51) đƣợc giải cho Q, đặc trƣng thuỷ lực khác đoạn sơng xác định phƣơng trình nhƣ: U = a Qb (6-52) Ax = Q/U (6-53) d  Q  (6-54) Trong đó: a,b,  ,  số kinh nghiệm d độ sâu dịng chảy Những số thƣờng xác định từ đƣờng quan hệ lƣu lƣợng ~ mực nƣớc Mặt cắt ngang dạng hình thang Trong mơ hình mặt cắt ngang sơng sử dụng mặt cắt dạng hình thang Nếu đặc trƣng mặt cắt ngang thuộc đoạn sông hàm độ sâu d, U coi hàm số lƣu lƣợng phƣơng pháp thử sai để tìm nghiệm theo phƣơng trình Manning: Q= 1.486 AxRx2/3Se1/2 n (6-55) Trong đó: Ax - Diện tích mặt cắt ngang kênh sơng(ft2) Rx- Bán kính thuỷ lực trung bình (ft) n - hệ số nhám Manning (0.01- 0.1) Se- Độ dốc đƣờng mặt nƣớc (không thứ nguyên) Q - lƣu lƣợng Bảng 6.1 Các giá trị hệ số nhám Manning n Kênh nhân tạo n Thuỷ tinh, nhựa, kim loại máy 0.01 Gỗ bọc, mối nối phẳng 0.011 Gỗ cƣa, mối nối không phẳng 0.014 Bê tông bọc nhựa 0.011 Bê tông, cốt thép 0.012 Bê tông, gỗ đƣợc xếp chƣa hồn chỉnh 0.014 Bê tơng phun khơng gia công 0.015-0.017 162 Quản lý chất lượng nước Xây gạch trát 0.014 Đá xây 0.017 Đất nhẵn khơng có cỏ dại 0.02 Đất có đá cỏ 0.025 Sông thiên nhiên Sạch thẳng 0.025-0.03 Uốn khúc, nhiều vực nông 0.033-0.04 Nhiều cỏ, uốn khúc cỏ mọc tràn che kín 0.075-0.15 0.131d1/6 Kênh thẳng có phù sa Phân tán theo chiều dịng chảy Phân tán chế chuyển tải đối lƣu Thuật ngữ phân tán thƣờng dùng liên quan tới biến thiên tốc độ trung bình theo khơng gian, đối lập với khuếc tán đƣợc dùng cho di chuyển chủ yếu mạch động tốc độ dòng chảy theo thời gian Taylor (1956) đƣa phƣơng trình ƣớc tính hệ số phân tán theo chiều dịng chảy, DL, đƣờng ống thẳng dài: DL = 10r0U* (ft2/sec) (6-56) Trong đó: Ro: bán kính ống U*: tốc độ ứng suất tiếp trung bình đƣợc tính theo cơng thức U*= 0  (6-57) Với  ứng suất tiếp (Tb/ft2)  mật độ chất lỏng (Tb-sec/ft4) Một vài nhà nghiên cứu cố gắng áp dụng biểu thức Taylor dịng chảy sơng ngịi Những áp dụng gần đúng, sai khác hình học tốc độ dịng chảy sơng ngịi dịng chảy ống Elder (1959) giả thiết có gradient tốc độ theo phƣơng thẳng đứng quan trọng dịng chảy sơng ngịi ơng phát triển cơg thức tính khác tƣơng tự nhƣ công thức Taylor DL = KdU* 163 (6-58) Chương 6: Cơng cụ mơ hình quản lý chất lượng nước Và cuối ngƣời ta đƣa cơng thức tính nhƣ sau: DL = 3,28 K n U d5/6 (6.59) Trong đó: DL: Hệ số độ phân tán theo chiều dòng chảy K: Hằng số phân tán( không thứ nguyên) N: Hệ số nhám Manning( không thứ nguyên) U : Tốc độ trung bình (ft/s) d: Độ sâu trung bình (ft) Tính tốn tăng lưu lượng dòng chảy Khi nồng độ DO dòng chảy giảm dƣới mức độ so với yêu cầu, ví dụ nhƣ tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc nhà nƣớc DO, cần phải tăng lƣợng DO trung bình lên cần phải tăng thêm lƣu lƣợng dòng chảy Theo nhà nghiên cứu tăng lƣu lƣợng mơ hình QUAL2E lƣợng dịng chảy cần thiết cho việc đƣa nồng độ DO tới mức tiêu chuẩn u cầu nói khơng thể tính theo quan hệ hàm số xác mà sử dụng quan hệ gần có dạng phƣơng trình bậc nhƣ sau: DOR = DOT - DOmin  DO  DOR R  0.15 Và: QR  Qc   DO D  DO D    (6-60)    (6-61) Trong đó: DOR: Nồng độ hào tan ôxy yêu cầu cần đáp ứng mục tiêu (mg/l) DOT: Mức mục tiêu yêu cầu DO (mg/l) DOmin: Nồng độ DO nhỏ đƣờng triết giảm ôxy (mg/l) QR: Lƣợng gia tăng lƣu lƣợng yêu cầu (ft3/s) Qc: Lƣu lƣợng điểm tới hạn đƣờng triết giảm ơxy (ft3/s) Trong chƣơng trình tính, lƣu lƣợng dịng chảy đƣợc gia tăng so sánh đầu tiên, sau đạt đƣợc trạng thái ổn định, nồng độ DO mục tiêu xác định từ trƣớc đoạn sông Nếu nồng độ DO tính tồn nhỏ mức u cầu, chƣơng trình tính tìm nguồn thƣợng lƣu để ngƣời sử dụng xác định độ loãng lƣợng nƣớc thêm vào cách đồng từ tất nguồn Lƣợng DO tính tốn lặp lại, q trình tiếp tục DO đạt mức yêu cầu thơi 6.6.2.4 Mơ phản ứng riêng lẻ quan hệ tương tác mơ hình Một nghiên cứu quan trọng việc xác định khả đồng hố chất thải dịng chảy khả trì nồng độ lƣợng ôxy hào tan thích 164 Quản lý chất lượng nước hợp Nồng độ ơxy hồ tan dịng chảy bị khống chế hấp thụ từ khí quyển, quang hợp, hô hấp thực vật động vật, nhu cầu sinh vật đáy, nhu cầu ôxy sinh hoá, nitơ hoá, độ mặn, nhiệt độ số yếu tố khác Cân ơxy xác xem xét tất yếu tố đáng kể Mơ hình QUAL2E bao gồm tác động qua lại chu trình dinh dƣỡng, sản xuất tảo, nhu cầu ôxy sinh vật đáy, thu nhận Cacbonic, hấp thụ ôxy từ khí ảnh hƣởng chúng đến trạng thái ơxy hồ tan Các mối quan hệ tốn học mô tả phản ứng riêng lẻ tác động qua lại có mơ hình đƣợc trình bày tóm tắt nhƣ sau: 1) Chất diệp lục Chlorophyll_a Mức độ hơ hấp tảo: Trong mơ hình QUAL2E thông số mức độ hô hấp đơn lẻ đƣợc đƣợc sử dụng tính gần cho q trình: a Hô hấp nội sinh tảo b Chuyển đổi photpho tảo thành photpho hữu c Chuyển đổi nitơ tảo thành nitơ hữu Mức độ sinh trƣởng đơn vị tảo đƣợc tính tốn dựa yêu tố nhƣ mối quan hệ ánh sáng tảo; mối quan hệ dinh dƣỡng ~ tảo.; nhiệt độ mơ tảo 2) Chu trình Nitơ Trong nƣớc thống khí tự nhiên, có chuyển đổi bậc thang từ nitơ hữu tới amonia, đến nitrite cuối nitrate Chu trình nitơ QUAL2E bao gồm thành phần Sự hợp nitơ hữu nhƣ biến trạng thái, số hạng lắng chìm nitơ, yếu tố ƣu tiên hấp thụ nitơ tảo gia tăng chu trình nitơ QUAL2E so với phiên SEMCOG QUAL-II Sự chuyển đổi bao gồm thành phần: Nitơ hữu cơ; Amoniac nitơ; Nitơrit nitơ; Nitơrat nitơ Ngoài ta phải xét đến hạn chế nitơrat mức ơxy hồ tan thấp 3) Chu trình photpho Chu trình P hoạt động giống nhƣ chu trình N số phƣơng diện Các dạng hữu P đƣợc sinh tảo chết, sau đƣợc chuyển thành trạng thái vơ hồ tan, trạng thái tảo lại dùng co xản xuất sơ cấp P đƣợc xả từ nhà mày xử lý nƣớc thải nói chung dạng vơ hồ tan sẵn sàng cho tảo sử dụng Mơ hình QUAL2E sửa đổi văn SEMOG QUAL-II để mô tác động qua lại photpho hữu P hồ tan 4) BOD Cacbon Mơ hình QUAL2E giả thiết mối quan hệ bậc để mô tả loại ơ-xy BOD cacbon tối đa dịng chảy 165 Chương 6: Cơng cụ mơ hình quản lý chất lượng nước Hàm BOD đƣợc biểu thị mơ hình nhƣ đƣợc thực phần tính tốn phần BOD phụ thêm q trình lắng đọng, xói lở cố kết, nhu cầu ơxy khơng đƣợc xử dụng (Thomas,1984): dL = -K1L - K3L (6-62) Trong đó: L - Nồng độ BOD cacbon tối đa, (mg/l) K1- Hệ số biểu thị tỷ lệ mức độ loại ôxy, phụ thuộc vào nhiệt độ (ngày-1) K3-Tỷ lệ tổn thất BOD cacbon lắng đọng, phụ thuộc vào nhiệt độ (ngày-1) Mơ hình QUAL2E mơ BOD lớn trƣờng hợp tổng quát Tuy nhiên ngƣời sử dụng lựa chọn để dùng giá trị BOD ngày cho đầu đầu vào Trong trƣờng hợp này, mơ hình có chuyển đổi cần thiết từ BOD5 sang BOD lớn theo phƣơng trình (6-62) BOD5 = BODu(1.0- exp(5*KBOD)) (6-63) Trong đó: BOD5 = ngày BOD,mg/l BODu=BOD lớn nhất,mg/l KBOD=Hằng số tỷ lệ chuyển đổi BOD, ngày Phiên SEMOG QUAL-II lấy KBOD 0.23 ngày-1 Với mô hình QUAL2E, ngƣời sử dụng giá trị thích hợp cho chuyển đổi Lƣu ý: Khi mơ hình cho BOD5 hệ số chuyển đổi giống đƣợc áp dụng cho tất hàm đầu vào liên quan tới BOD5 (lƣu lƣợng nƣớc thƣợng nguồn, nhập lƣu khu giữa, lƣu lƣợng nƣớc thải điểm thải điều kiện biên dƣới) 5) Ơxy hồ tan Sự cân ôxy hệ thống sông phụ thuộc vào khả tự hấp thụ ơxy dịng chảy Khả hàm số trình đối lƣu khuếch tán xảy hệ hống nguồn ôxy gia nhập lắng chìm Ngồi hấp thụ ơxy từ khơng khí bên ngồi, nguồn ơxy chủ yếu ơxy sản xuất quang hợp ôxy chứa nhập lƣu Sự giảm ơxy hồ tan bao gồm q trình ơxy sinh vật đáy ôxy đƣợc tảo sử dụng q trình hơ hấp Phƣơng trình vi phân sử dụng QUAL2E mô tả mức độ thay đổi Ơ-xy đƣợc mơ tả nhƣ sau, số hạng biểu thị cho nguồn ô-xy chủ yếu cấp vào hay DO/dt=K2(O*-O) +(3-4)A -K1L- K4/d-51N1-62 Trong đó: O: Nồng độ ơxy hồ tan (mg/l) 166 (6-64) Quản lý chất lượng nước O*: Nồng độ bão hồ ơxy hồ tan nhiệt độ áp suất định, (mg/l) 3: Mức độ ôxy sinh đơn vị tảo quang hợp,mg O/mg-A 4: Mức độ ôxy hấp thụ đơn vị tảo hô hấp, mg O/mg-A 5: Mức độ hấp thụ ôxy hút đơn vị ôxyhoá amoniac nitơ, mgO/mgN 6: Mức độ hấp thụ ôxy hút đơn vị ơxyhố nitơrit nitơ, mgO/mg-N : Mức độ sinh trƣởng tảo, phụ thuộc vào nhiệt độ, ngày-1 : Mức độ hô hấp tảo, phụ thuộc vào nhiệt độ, ngày-1 A:Nồng độ sinh khối tảo,mg-A/L L: Nồng độ BOD cacbon lớn nhất,mg/L d: Độ sâu dòng chảy,ft K:Tỷ lệ loại ôxy BOD cacbon, phụ thuộc vào nhiệt độ, ngày-1 K2: Mức độ hấp thụ, theo nhƣ luật khuếch tán Fick, phụ thuộc vào nhiệt độ, -1 ngày K4: Mức độ yêu cầu ô-xy thành phần lắng chìm, g/ft2-ngày 1: Hằng số tỷ lệ ơxy hố amoniac,nhiệt độ độc lập,ngày-1 2: Hằng số tỷ lệ ơxy hố nitorit ,nhiệt độ độc lập,ngày-1 N1: Nồng độ amoniac nitơ,mg-N/L N2: Nồng độ nitơrit nitơ,mg-N/L 6) Coliform Coliorm đƣợc dùng nhƣ số biểu thị nhiễm bẩn nƣớc mặt Các biểu thức để tính nồng độ Coliorm thƣờng hàm bậc phân rã, tính đến Coliorm chết Mơ hình QUAL2E dùng biểu thức sau: dE  K E Dt (6-65) Trong đó: E: Nồng độ Coliorms, số coli/100 ml; K5: Tỷ lệ Coliorm chết, phụ thuộc vào nhiệt độ, ngày-1 7) Thành phần khơng bảo tồn tuỳ chọn QUAL2E có phần mơ hình hố thành phần khơng bảo tồn tuỳ chọn Hơn nữa, với chế phân rã bậc nhất, có số hạng nguồn lắng chìm cân khối lƣợng Phƣơng trình vi phân mơ tả tác động lẫn nhâu ANC là: 167 Chương 6: Cơng cụ mơ hình quản lý chất lượng nước dR  K R     / d dt (6-66) Trong đó: R- Nồng độ thành phần khơng bảo tồn mg-ANC/l K6 - Tỷ lệ phân rã thành phần, phụ thuộc nhiệt độ, ngày-1 6 - Hệ số tỷ lệ lắng chìm thành phần này, phụ thuộc nhiệt độ, ngày-1 7- Nguồn sinh vật đáy thành phần này, phụ thuộc nhiệt độ, mg-ANC/ft2ngày d - giá trị trung bình độ sâu sơng 8) Nhiệt độ Nhiệt độ đƣợc mơ hình hố cách sử dụng cân nhiệt đoạn yếu tố tính tốn hệ thống Sự cân nhiệt độ có tính kể đến lƣợng nhiệt vào lƣợng nhiệt biểu thị qua hàm số ví dụ nhƣ trao đổi nhiệt bề mặt nƣớc khơng khí Các thành phần cân nhiệt khơng khí - nƣớc bao gồm xạ sóng dài sóng ngắn, đối lƣu bay Để cho QUAL2E thể tính tốn cân nhiệt, ngƣời sử dụng phải cung cấp nhiều số liệu khác nhau, bao gồm kinh độ vĩ độ lƣu vực, thời gian năm, hệ số bốc hệ số suy giảm bụi, thông tin khí hậu địa phƣơng dƣới dạng thời gian ban ngày… Những giá trị nhiệt độ tính QUAL2E đƣợc dùng để hiệu chỉnh hệ số tỷ lệ số hạng nguồn, lắng chìm nhiệt độ chuẩn 200C sau đƣợc hiệu chỉnh theo nhiệt độ tính toán Những phản ứng hoá học sinh học đƣợc mơ QUAL2E hệ phƣơng trình phức tạp bao gồm nhiều thơng số hệ thống, số số hạng số, số khác lại biến phụ thuộc vào nhiệt độ Biểu thị nhiệt độ dạng hàm số Phƣơng trình đƣợc đƣa vào trƣơng trình QUAL2E là: C    AX D L  C X    AX uC  dC s      t AX  X dt v Aò  X Trong đó: : Trọng lƣợng riờng nƣớc (ML-3) C: Nhiệt dung riêng nƣớc ((HM-1 D-1) T: Nhiệt độ nƣớc 168 (6-67) Quản lý chất lượng nước T0: Nhiệt độ ban đầu tuỳ chọn M: Khối lƣợng H: Lƣợng nhiệt gia nhập D: Đơn vị đo độ Nhiệt đƣợc truyền qua mặt tiếp giáp nƣớc - khơng khí phận nƣớc mặt theo trình khác nhau: trao đổi xạ, bốc dẫn nhiệt Các số hạng nhiệt riêng lẻ liên quan tới trình đƣợc xác định Bảng 6.2 áp dụng cơng thức riêng để tính Biểu thức tính nhƣ sau: HN = Hsn + Han – (Hb +Hc +He) (6-68) Trong đó: HN: Năng lƣợng có hiệu qua mặt tiếp giáp nƣớc - khơng khí Hsn: Bức xạ mặt trời sóng ngắn có hiệu qua mặt tiếp giáp sau tổn thất hấp thụ phân tán khơng khí phản xạ mặt tiếp giáp Han: Bức xạ khí sóng dài có hiệu truyền qua mặt tiếp giáp sau phản xạ Hb: Bức xạ đằng sau sóng dài thoát He: Tổn thất lƣợng bốc Hc: Lƣợng lƣợng nhập vào truyền lên truyền xuống bề mặt tiếp giáp khí Bảng 6.2 Bảng định nghĩa số hạng truyền nhiệt Số hạng nhiệt Thứ nguyên Giá trị HN HL-2T-1 400-2800 Hsr HL-2T-1 40-200 Ha HL-2T-1 2400-3200 Har HL-2T-1 70-120 Hb HL-2T-1 2400-3600 He HL-2T-1 150-3000 Hc HL-2T-1 -320 đến 400 Bức xạ mặt trời gia nhập xạ sóng ngắn truyền trực tiếp từ mặt trời đến bề mặt trái đất Giá trị tuỳ thuộc vào độ cao mặt trời hàng ngày thay đổi khác nhau, 169 Chương 6: Cơng cụ mơ hình quản lý chất lượng nước thay đổi theo mùa địa phƣơng định trái đất ảnh hƣởng tán xạ hấp thụ nhiệt khơng khí bao phủ mây, phản xạ từ bề mặt nƣớc Bức xạ sóng dài phát xạ khí thay đổi trực độ ẩm khí Mặc dù phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí độ ẩm, xạ bị ảnh hƣởng tầng ôzôn, cacbondiôxit chất khác khơng khí Nguồn thứ truyền xạ qua mặt tiếp giáp nƣớc – khơng khí xạ lại đằng sau sóng dài từ bề mặt nƣớc tổn thất nƣớc Trong trạng thái nhiệt độ ổn định, việc tuyến tính phƣơng trình xạ lại đƣợc dùng phép số hạng thuộc vào nhiệt độ đƣợc tách khỏi phƣơng trình 6.6.2.5 Vài nét chương trình mẫu Sử dụng chƣơng trình mẫu mơ hình QUAL2E cho phép mơ tính tốn biến đổi chất lƣợng nƣớc sơng, kênh có dịng chảy chiều, dịng chảy phân nhánh Khi ứng dụng mơ hình, việc mơ hình hố hệ thống sơng cách chia nhỏ hệ thống dòng chảy thành nhiều đoạn có đặc tính thuỷ lực Mỗi đoạn lại chia thành đoạn yếu tố tính tốn có chiều dài Bởi vậy, tất đoạn phải chứa số ngun lần đoạn yếu tố tính tốn Mỗi đoạn yếu tố dạng sau: H: Đoạn yếu tố có nguồn nƣớc vào S: Đoạn yếu tố chuẩn tắc J: Đoạn nối E: Đoạn cuối hệ thống I: Đoạn đầu vào W: Đoạn chảy QUAL2E đƣợc thiết kế dạng tổng quát Tuy nhiên, có số giới hạn mà ngƣời sử dụng phải tuân theo nhƣ là: - Số lƣợng đoạn tối đa 50 - Số lƣợng đoạn yếu tố tính tốn nhỏ 20/1 đoạn, tức tối đa có 1000 đoạn yếu tố tính tốn - Số đoạn nguồn vào nhỏ 10 - Số đoạn nối nhỏ - Số đoạn nhập lƣu nhỏ 50 Trên sở sơ đồ hệ thống sơng đƣợc mơ hình hóa, việc nhập số liệu đầu vào lấy kết theo bƣớc hiển thị hình chƣơng trình mẫu Trong chƣơng trình mẫu có tất 14 hình để nhập liệu vào cụ thể nhƣ sau: 170 Quản lý chất lượng nước - Màn hình 1: Mơ tả chung hệ thống sơng tính toán, bao gồm trạng thái chảy, loại mặt cắt ngang, đơn vị tính, số đoạn sơng tính tốn, số bƣớc tính lặp lớn nhất; - Màn hình 2: Mơ tả cụ thể đoạn sơng tính tốn, bao gồm thứ tự đoạn, tên đoạn, vị trí đầu đoạn, cuối đoạn sơng tính tốn, vị trí nguồn nƣớc vào, khoảng cách đoạn yếu tố tính tốn; - Màn hình 3: Phân loại đoạn yếu tố, bao gồm đoạn chuẩn tắc, đoạn có đập, đoạn có xả nƣớc vào, đoạn tháo nƣớc đi; - Màn hình 4: Thơng số chất lƣợng nƣớc đƣợc chọn để tính tốn; - Màn hình 5: Dữ liệu địa lý khí hậu; - Màn hình 6: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; - Màn hình 7:Số liệu thuỷ lực; - Màn hình 8: Hằng số tốc độ phản ứng BOD DO; - Màn hình 9: Điều kiện ban đầu dịng chảy; - Màn hình 10: Dịng chảy vào gia tăng; - Màn hình 11: Dữ liệu nguồn nƣớc đầu vào; - Màn hình 12:Dữ liệu điểm xả nƣớc vào lấy nƣớc ra; - Màn hình 13: Ngày tháng tính tốn; Màn hình 14: Kết thúc nhập số liệu; Xem cụ thể hình hƣớng dẫn sử dụng chƣơng trình để đƣa số liệu vào thực bƣớc tính tốn ứng dụng mơ hình nhƣ nêu phần 171 Chương 6: Công cụ mơ hình quản lý chất lượng nước CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG Hãy phân tích cần thiết cơng cụ mơ hình quản lý chất lƣợng nƣớc ? Khái quát trình phát triển mơ hình chất lƣợng nƣớc ? Trình bày loại mơ hình chất lƣợng nƣớc ? Các kiến thức mơ hình hóa chất lƣợng nƣớc ? Cơ sở lý thuyết mơ hình chất lƣợng nƣớc ? Hãy nêu bƣớc q trình mơ hình hóa chất lƣợng nƣớc ? Độ nhạy mơ hình ý nghĩa ? Tìm hiểu mơ hình chất lƣợng nƣớc cụ thể ? 172 Quản lý chất lượng nước TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chapra SC, Surface water quality modeling, McGraw-Hill, 1997 [2] Quốc hội nƣớc CHXHCN Việt nam, "Luật Bảo vệ môi trƣờng," 2014 [3] Quốc hội nƣớc CHXHCN Việt nam, “Luật Tài nguyên nƣớc,” 2012 [4] WHO/UNEP, "Water Pollution Control - A Guide to the Use of Water Quality Management Principals," E & FN Spon An imprint of Thomson Professional London Weinheim New York Tokyo Melbourne Madras, 1997 [5] Chapman D, Water quality assessment - a guide to the use of biota, sediments and water in environmental monitoring, E&FN Spon, an imprint of Chapman & Hall, 1992 [6] Davis ML Cornwell DA, Introduction to Environmental Engineering, McGraw-Hill, 1998 [7] Bartram J R Ballance, "Water Quality Monitoring - A Practical Guide to the Design and Implementation of Freshwater Quality Studies and Monitoring Programmes," UNEP/WHO, 1996 [8] Lê Quốc Hùng, Các phƣơng pháp thiết bị quan trắc môi trƣờng nƣớc, NXB Giáo dục, 2006 173 ... trƣờng Bài giảng ? ?Quản lý chất lƣợng nƣớc” đƣợc kết cấu thành chƣơng: Chương Khái quát chung chất lượng nước quản lý chất lượng nước Chương Ô nhiễm nước nguyên tắc kiểm soát Chương Quản lý chất lượng. .. lượng nước mặt Chương Quản lý chất lượng nước ngầm Chương Giám sát đánh giá chất lượng nước Chương Công cụ mô hình quản lý chất lượng nước Sinh viên học tập mơn học này, ngồi việc sử dụng Bài giảng. .. tài liệu giảng dạy thức cho mơn học ? ?Quản lý chất lƣợng nƣớc” thuộc ngành Kỹ thuật Mơi trƣờng, ngành Thủy văn học ngành Cấp nƣớc Đại học Thủy lợi Ngồi ra, tài liệu tham khảo cho môn học khác