CHƯƠNG 5. CÁC PHẦN MỀM TÍNH
TOÁN, MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG
NƯỚC PHỔ BIẾN
Với các mục đích nghiên cứu, mô phỏng trên các đối tượng khác
nhau nên các MHCLN rất phong phú và đa dạng. Theo hướng dẫn của
ngân hàng thế giới (WB) trong lĩnh vực ngăn ngừa và giảm thiểu ô
nhiễm đối với các dự án phát triển và các ứng dụng trong thực tiễn trên
thế giới cũng như nước ta trong vài năm gần đây, thường sử dụng các
phần mền sau để tính toán mô phỏng chất lượng nước :
Mô hình HSPF (Hydrological Simulation Program Fortran
(USEPA) (1984)
Mô phỏng trong không gian 2 chiều ở trạng thái động lực với các
thông số chất lượng nước: các chất hoà tan, SS, DO, các chất dinh
dưỡng và các loại vi khuẩn chỉ thị. Dự báo xu thế thay đổi chất lượng
nước trong dòng chảy sau các trận mưa và các thông tin về việc thu
nước ở các kênh.
Mô hình SWMM (Storm Water Management Model )
Phát triển trên cơ sở mô hình HSPF, tính toán xu thế biến đổi
chất lượng nước cho cả một lưu vực sông...với các nguồn thải không
điểm. Mô hình SWMM là mô hình 1 chiều với trạng thái động lực mô
phỏng sự chảy tràn nước mưa qua các vùng đất nông nghiệp và các khu
vực đô thị với các thông tin về dòng chảy của các hệ thống thu gom
nước.
Mô hình WAPS (USEPA)
Ghép nối mô hình thuỷ lực (DYNHYD) với mô hình lan truyền
chất (WAPS), mô phỏng sự lan truyền và chuyển hóa các chất ô nhiễm
trong dòng chảy. Tùy theo mục đích, số liệu đầu vào và các thông tin
cơ sở về các quá trình chuyển hóa các chất trong dòng chảy, có thể sử
dụng để tính toán ở các dạng đơn giản, cải tiến hay phức tạp.
Hệ thống MIKE
Trong những năm 1990, viện thủy lực Đan mạch đã thiết lập hệ
thống mô hình chất lượng nước cho kênh, sông. Hệ thống này có thể
tính toán sự lan truyền chất ô nhiễm trong dòng chảy từ các nguồn khác
nhau vào các lưu vực khác nhau. Tùy thuộc đối tượng nghiên cứu, yêu
cầu tính toán các thông số chất lượng nước trong dòng chảy sông, cửa
sông, hồ hay biển mà áp dụng các phiên bản khác nhau như MIKE 11,
MIKE 21, MIKE 3, MIKE SHE, MIKE MOUSE và MIKE BASIN.
Mô hình WQRRS (Water quality for River )
Ghép nối mô hình Qual II với mô hình tính toán sự lan truyền chất ô
nhiễm trong các hồ chứa nước. Tính toán 1, 2 chiều cho hệ thống sông -
hồ ở trạng thái động lực với số liệu đầu ra là chất lượng nước sông làm
số liệu đầu vào cho mô hình chất lượng nước hồ.
MÔ HÌNH QUAL2E VÀ QUAL2E-UNCAS (USEPA) 4/1999
Mô hình QUAL I được xây dựng trên cơ sở phương trình vi phân
bậc nhất do Streeter-Phelps lập nên. Phương trình là hàm tải lượng các
chất hữu cơ, tốc độ phân hủy và tốc độ tiêu thụ oxy. Mô hình được sử
dụng để dự báo nồng độ các chất hữu cơ BOD và DO hạ lưu nguồn thải
vào dòng chảy sông. QUAL I thường được sử dụng cho dòng chảy ổn
định một chiều.
QUAL II (1970) là sự cải tiến từ QUAL I mô phỏng sự lan truyền
các chất ô nhiễm trong dòng chảy một và hai chiều đối với dòng chảy
ổn định hạ lưu nguồn thải. Sự cải tiến có thể áp dụng đối với dòng chảy
sông rộng (có đề cập thêm sự phân tán các chất ô nhiễm trong dòng
chảy). Đối với các trường hợp không ổn định được phát triển từ các
trạng thái ổn định với việc tính toán theo thời gian bằng cách tính lặp
lại nhiều lần. Đánh giá, Xem xét độ nhạy bằng cách phân tích sai số
theo mô phỏng Monte Carlo
Các thông số chất lượng nước mô phỏng bao gồm : chlorophyll-
a, DO, BOD, các chất dinh dưỡng, các chất bảo toàn và không bảo
toàn, các vi khuẩn chỉ thị. Được áp dụng để xác định mức độ tác động
của các chất bẩn của nguồn điểm và nguồn không điểm đối với chất
lượng nước trong dòng chảy.
QUAL2E - Uncas (1985) nâng cao độ chính xác của mô hình với
sự bổ sung thêm việc xem xét độ nhạy của các số liệu đầu vào.
Hạn chế không xem xét sự lan truyền của các thông số kim loại
nặng và các chất phân tán như dầu, mỡ...Tuy nhiên đây là một trong
những mô hình được sử dụng phổ biến nhất, do nhu cầu số liệu đầu
vào ít.