b) Đối với modul Ecolab:
Chất lượng nước nói riêng và chất lượng mơi trường nói chung phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố xung quanh (khí tượng, thủy động lực, nguồn phát sinh,…), các giá trị quan trắc mang tính chất tức thời, khơng có quy luật ổn định, do đó để hiệu chình hoặc kiểm định mơ hình dựa vào sự so sánh định lượng giữa giá trị thực đo và tính tốn trong mơ hình là việc hết sức khó khăn. Hơn nữa để hiệu chỉnh và kiểm định
modul Ecolab thì phải có 2 chuỗi số liệu quan trắc chất lượng nước theo thời gian nhất định và liên tục, tuy nhiên số liệu quan trắc môi trường rất hạn chế.
Do vậy trong nghiên cứu này tác giả đưa ra sự so sánh, đánh giá tổng quan giữa số liệu quan trắc chất lượng nước trung bình đợt quan trắc tháng XI (do Sở Tài ngun và Mơi trường Quảng Bình thực hiện) với số liệu tính tốn trung bình trong tháng XI tại 3 điểm quan trắc đó là biển Nhật Lệ (thành phố Đồng Hới), biển Cửa Phú (xã Bảo Ninh, thành phố Đồng Hới) và biển Trung Trạch (xã Thanh Trạch, huyện Bố Trạch).
Hình 3.7. Hàm lượng BOD quan trắc và thực đo trung bình (tháng XI)
Hàm lượng BOD và COD giữa thực đo và tính tốn tại các điểm quan trắc biển Nhật Lệ và biển Trung Trạch chênh lệch không nhiều, tại biển Cửa Phú ở vị trí khá xa nguồn xả thải (cửa Nhật Lệ) có sự chênh lệch lớn hơn nhưng vẫn có thể chấp nhận được. Do vậy có thể sử dụng bộ thông số đã tính tốn để mô phỏng dự báo chất lượng nước.
3.4.2. Kiểm định mơ hình
Với bộ thơng số đã được hiệu chỉnh được sử để tính tốn và kiểm định mơ hình với số liệu mực nước thực đo tại tạm Tân Mỹ (cửa Gianh) trong khoảng thời gian từ 12/11 đến 24/11/2012.
Hình 3.9. Mực nước thực đo và tính tốn tại trạm Tân Mỹ (cửa Gianh) từ 12/11 đến 24/11/2012
Với chuỗi giá trị thực đo và tính tốn này ta xác định được các hệ số như sau:
Tính tốn Thực đo Trung bình 0,271 0,162 Phương sai 0,140 0,164 Độ lệch chuẩn 0,375 0,405 Hệ số tương quan (r) 0,974 Độ lệch xác suất (E) 0,002 Chỉ số NASH (R2) 0,873
Trong trường hợp này, ta tính được chỉ số Nash R2 = 0,873, và hệ số tương quan r = 0,974, đây là giá trị tốt, đảm bảo độ tin cậy và chứng tỏ bộ thông số sử dụng là phù hợp. Vì vậy có thể sử dụng bộ thơng số này để tính tốn và dự báo cho khu vực nghiên cứu.
3.5. Kết quả tính tốn
Kết quả tính tốn của mơ hình bao gồm các q trình thủy động lực và phân bố các thông số chất lượng nước theo không gian và thời gian. Đồng thời tác giả tính tốn mơ phỏng cho cả mùa khơ và mùa mưa với các tháng đại diện là tháng V và tháng XI để có thể thấy rõ sự biến động chất lượng nước theo sự biến thiên của các quá trình thủy động lực trong những khoảng thời gian khác nhau.
3.5.1. Kết quả tính tốn cho mùa khơ a) Đặc điểm thủy động lực a) Đặc điểm thủy động lực
Dòng chảy vùng cửa sơng ven bờ là dịng chảy tổng hợp của nhiều thành phần: dịng triều, dịng chảy sơng, dịng ven do sóng, dịng gió, dịng mật độ và các dịng hải lưu khác. Dòng chảy trong vùng cửa sơng là dịng thuận nghịch có chu kỳ do sự kết hợp giữa dòng chảy từ thượng lưu sông đổ về và dịng triều từ ngồi truyền vào.
Hình 3.11. Dịng chảy cửa Gianh tại chân triều (tháng V/2012)
Hình 3.12. Dịng chảy cửa Nhật Lệ tại chân triều (tháng V/2012)
Vào thời điểm chân triều, dòng chảy tại khu vực cửa Gianh và cửa Nhật Lệ có hướng khá phức tạp. Tại cửa Nhật Lệ, trục động lực của sông theo hướng Nam – Bắc, sự kết hợp giữa dòng chảy sơng và dịng chảy do sóng hướng Đơng Nam chiếm ưu thế do đó dịng chảy hướng về phía Bắc. Tại cửa Gianh, trục động lực của sông theo hướng Tây – Đơng, có sự kết hợp giữa dòng chảy sơng, dịng triều và
Hình 3.13. Dịng chảy vùng biển cửa sơng tại đỉnh triều (tháng V/2012)
Hình 3.15. Dịng chảy cửa Nhật Lệ tại đỉnh triều (tháng V/2012)
Tại thời điểm đỉnh triều, tại cửa Gianh và cửa Nhật Lệ, dòng chảy đi vào trong sơng, cịn phía ngồi biển dịng triều chiếm ưu thế so với dịng chảy sóng nên dịng chảy hướng về phía Nam.
Vào mùa khơ lưu lượng từ các sông đổ ra biển không lớn, tuy nhiên trong khoảng thời gian triểu rút thì vận tốc dịng chảy vùng cứa sơng khá lớn, khi ra phía ngồi biển hướng dịng chảy sẽ phụ thuộc vào dòng chảy ven bờ.
Trong tháng V, vùng biển chịu tác động bởi trường sóng và gió hướng Đơng Nam thịnh hành. Tuy nhiên sự tác động của trường sóng Đơng Nam thời kỳ này khá yếu, độ cao sóng trung bình hướng Đơng Nam tháng V tại trạm Cồn Cỏ là 0,75 m và khi truyền vào bờ có sự thay đổi đáng kể, theo kết quả tính tốn từ modul phổ
sóng SW (phụ lục 3) thì sóng hướng Đơng Nam khi lan truyền vào bờ trong khu
vực này có độ cao sóng ở khu vực gần bờ khoảng 0,3 m đến 0,5 m và hướng sóng khoảng từ 1120 đến 1180. Do dịng chảy ven bờ do sóng thời kỳ này khơng lớn lắm nên hướng dịng chảy ven bờ chủ yếu vẫn là theo hướng Bắc – Nam, nhìn chung bức tranh dòng chảy vùng biển cửa sơng tùy thuộc vào dịng chảy nào chiếm ưu thế trong từng chu kỳ triều.
b) Đặc điểm chất lượng nước
Sự biến động chất lượng nước vùng biển cửa sơng với q trình tải và khuếch tán phụ thuộc vào các yếu tố thủy động lực của khu vực. Khi chân triều các chất ô nhiễm từ trong sông Nhật Lệ theo đó đổ ra cửa biển và sẽ bị khuếch tán lan truyền theo hướng dịng chảy ven bờ, thời điểm này dịng chảy sóng có phần chiếm ưu thế do đó chất ơ nhiễm có phần bị đẩy lên phía Bắc, cịn tại cửa Gianh do dịng chảy chủ yếu hướng phía Nam nên các chất ơ nhiễm cũng bị đẩy xuống phía Nam. Vào thời điểm này, nồng độ BOD tại các vị trí gần nguồn thải lớn (cửa Gianh, cửa Nhật Lệ) khoảng 8-10 mg/l, các khu vực kế cận nồng độ BOD khoảng 4-6 mg/l.
Hình 3.17. Phân bố nồng độ BOD tại đỉnh triều (tháng V/2012)
Khi đỉnh triều, tại cửa Nhật Lệ do dịng chảy hướng phía Nam chiếm ưu thế chất ơ nhiễm lại bị đẩy xuống phía Nam, tại cửa Gianh dịng chảy cũng hướng phía Nam nên chất ơ nhiễm bị đẩy xuống phía Nam. Vào thời điểm này nồng độ BOD khá thấp, nồng độ BOD tại các vị trí gần nguồn thải cũng chỉ khoảng 4-6 mg/l, còn những khu vực xa nguồn hơn nồng độ BOD không đáng kể khoảng 1-2 mg/l, thậm chí được làm sạch. Tại khu vực các cửa sơng nhỏ như sơng Rịon, sơng Lý Hịa và sông Dinh, nồng độ BOD chỉ khoảng 2-4 mg/l và không đáng kể tại thời điểm đỉnh triều.
Chân triều Đỉnh triều
3.5.2. Kết quả tính tốn cho mùa mưa a) Đặc điểm thủy động lực a) Đặc điểm thủy động lực
Khu vực Trung bộ khác với Bắc bộ mùa mưa kéo dài từ tháng IX đến tháng XII, trùng với thời gian có gió mùa Đơng Bắc. Trong gió mùa Đơng Bắc vận tốc gió lớn hơn nhiều so với gió mùa Tây Nam. Dịng chảy tổng hợp chịu tác động rất lớn của gió.
Vào mùa mưa tháng XI, vùng biển khu vực chịu tác động của trường sóng hướng Bắc và hướng Đông Bắc thịnh hành. Vận tốc gió trung bình hướng Đơng Bắc là 5m/s, độ cao sóng trung bình hướng Đơng Bắc ở ngồi khơi là 1,43 m/s, theo
kết quả tính tốn từ modul phổ sóng SW (phụ lục 3) thì độ cao sóng hướng Đơng
Bắc khu vực cửa sông ven bờ khoảng 0,8 m đến 0,9 m nên gây ra dòng chảy dọc bờ khá lớn.
Hình 3.19. Dịng chảy vùng biển cửa sơng tại tại chân triều với sóng hướng Đơng Bắc (NE)
Hình 3.20. Dịng chảy cửa Gianh tại tại chân triều với sóng hướng Đơng Bắc (NE)
Hình 3.21. Dịng chảy cửa Nhật Lệ tại chân triều với sóng hướng Đơng Bắc (NE)
Hình 3.22. Dịng chảy vùng biển cửa sơng tại đỉnh triều với sóng hướng Đơng Bắc (NE)
Dịng chảy với ảnh hưởng của sóng Đơng Bắc, khu vực ven bờ vận tốc dịng chảy khoảng 0,2 – 0,3 m/s. Tuy nhiên tại các cửa sông, vào thời điểm đỉnh triều hoặc chân triều thì vận tốc dịng chảy lớn, đặc biệt tại những vũng sâu ở vùng cửa sơng vận tốc dịng chảy lớn có thể hơn 1 m/s.
Hình 3.23. Dịng chảy cửa Gianh tại đỉnh triều với sóng hướng Đơng Bắc (NE)
Hình 3.24. Dịng chảy cửa Nhật Lệ tại đỉnh triều với sóng hướng Đơng Bắc (NE)