ECO Lab là một mơ hình số mơ phỏng - đánh giá chất lượng nước và các vấn đề liên quan tới mơi trường nằm trong gĩi phần mềm MIKE được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI). ECO Lab là mơ hình chất lượng nước cĩ nhiều tính năng mạnh, mơ phỏng khá đầy đủ và chi tiết các quá trình hĩa – lý – sinh cũng như các tác động của chúng tới các biến số trong mơi trường thủy vực, cĩ khả năng ứng
35
dụng thực tế rộng rãi vào trong nghiên cứu mơ phỏng các quá trình diễn ra tại nhiều dạng thủy vực khác nhau như: ao, hồ, vũng vịnh và vùng ven biển.
Trên thực tế, việc mơ phỏng các quá trình (bên trong và bên ngồi) diễn ra đối với một hệ sinh thái dưới nước là hết sức cần cần thiết cho cơng tác nghiên cứu khoa học và phục vụ phát triển kinh tế – xã hội nhưng cũng vơ cùng phức tạp bởi tính chất luơn biến động và các mối quan hệ chặt chẽ giữa các quá trình trong hệ. Điều đĩ địi hỏi mơ hình cần phải cĩ một hệ các phương trình tốn học mơ tả đầy đủ và chi tiết các quá trình, cùng với hệ thống các module tính tốn riêng rẽ nhưng vẫn đảm bảo khả năng kết nối với nhau. ECO Lab là một mơ hình đáp ứng được những yêu cầu đĩ khi mơ hình được tích hợp vào trong bộ phần mềm MIKE (MIKE11, MIKE21 và MIKE31) như một module để khơng chỉ tính tốn sự biến đổi nồng độ các yếu tố do sự tương tác giữa các quá trình sinh - hĩa trong nội tại của hệ mà cịn bao gồm cả các quá trình vật lý động lực dựa trên việc kết hợp với module thủy động lực HD (Hydro Dynamics) và module truyền tải - khuếch tán AD (Advection - Dispersion).
ECO Lab khơng đơn thuần chỉ dùng để đánh giá và dự báo chất lượng nước mà những ứng dụng của mơ hình cịn cĩ thể áp dụng cho ngành nuơi trồng thủy sản (xác định sản lượng cá và quy mơ nuơi tối ưu, xác định năng suất sinh học của các lồi thủy sinh vật như cỏ biển, san hơ…)
Như đã đề cập ở trên, mơ hình ECO Lab là một mơ hình hiện đại, tính năng mạnh mẽ và đáp ứng rộng rãi những nhu cầu nghiên cứu và tính tốn của người sử dụng. Điều này thể hiện ở việc ECO Lab cĩ một thư viện các “mẫu” (templates) để người sử dụng cĩ thể lựa chọn theo từng mục đích nghiên cứu (chất lượng nước, kim loại nặng, hiện tượng phú dưỡng, độc tố trong nước…). Các mẫu của ECO Lab bao gồm đầy đủ các biến số cơ bản, các hệ số, biến phụ trợ, các tác động được mơ tả qua những phương trình tốn học và ma trận thể hiện mối quan hệ giữa các quá trình. Tùy theo nhu cầu sử dụng, người làm mơ hình cịn cĩ thể tự thiết lập riêng một mẫu với các hệ số phù hợp với điều kiện của thủy vực cần nghiên cứu.
Trong khuơn khổ luận văn, học viên lựa chọn "mẫu" chất lượng nước của mơ hình ECO Lab tích hợp trong MIKE21 bao gồm các yếu tố cơ bản sau: DO, BOD, NO3-, NH4+ và PO4-3. Đây là những yếu tố cơ bản cĩ vai trị quyết định tới chất lượng
36
mơi trường thủy vực, hơn nữa phương trình tốn học về các yếu tố đã được phát triển khá đầy đủ đảm bảo cho quá trình tính tốn đạt được độ chính xác cao và tin cậy.