ECO Lab là một mô hình số mô phỏng - đánh giá chất lượng nước và các vấn đề liên quan tới môi trường nằm trong gói phần mềm MIKE được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI). ECO Lab là mô hình chất lượng nước có nhiều tính năng mạnh, mô phỏng khá đầy đủ và chi tiết các quá trình hóa – lý – sinh cũng như các tác động của chúng tới các biến số trong môi trường thủy vực, có khả năng ứng
35
dụng thực tế rộng rãi vào trong nghiên cứu mô 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 mô phỏng các quá trình (bên trong và bên ngoài) diễn ra đối với một hệ sinh thái dưới nước là hết sức cần cần thiết cho công tác nghiên cứu khoa học và phục vụ phát triển kinh tế – xã hội nhưng cũng vô cùng phức tạp bởi tính chất luôn biến động và các mối quan hệ chặt chẽ giữa các quá trình trong hệ. Điều đó đòi hỏi mô hình cần phải có một hệ các phương trình toán học mô tả đầy đủ và chi tiết các quá trình, cùng với hệ thống các module tính toán riêng rẽ nhưng vẫn đảm bảo khả năng kết nối với nhau. ECO Lab là một mô hình đáp ứng được những yêu cầu đó khi mô hình được tích hợp vào trong bộ phần mềm MIKE (MIKE11, MIKE21 và MIKE31) như một module để không chỉ tính toán sự biến đổi nồng độ các yếu tố do sự tương tác giữa các quá trình sinh - hóa trong nội tại của hệ mà còn 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 không đơn thuần chỉ dùng để đánh giá và dự báo chất lượng nước mà những ứng dụng của mô hình còn có thể áp dụng cho ngành nuôi trồng thủy sản (xác định sản lượng cá và quy mô nuôi tối ưu, xác định năng suất sinh học của các loài thủy sinh vật như cỏ biển, san hô…)
Như đã đề cập ở trên, mô hình ECO Lab là một mô hình hiện đại, tính năng mạnh mẽ và đáp ứng rộng rãi những nhu cầu nghiên cứu và tính toán của người sử dụng. Điều này thể hiện ở việc ECO Lab có một thư viện các “mẫu” (templates) để người sử dụng có 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 mô tả qua những phương trình toán học và ma trận thể hiện mối quan hệ giữa các quá trình. Tùy theo nhu cầu sử dụng, người làm mô hình còn có thể tự thiết lập riêng một mẫu với các hệ số phù hợp với điều kiện của thủy vực cần nghiên cứu.
Trong khuôn khổ luận văn, học viên lựa chọn "mẫu" chất lượng nước của mô 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 có vai trò quyết định tới chất lượng
36
môi trường thủy vực, hơn nữa phương trình toán học về các yếu tố đã được phát triển khá đầy đủ đảm bảo cho quá trình tính toán đạt được độ chính xác cao và tin cậy.