zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Mô phỏng và dự báo sự thay đổi nồng độ oxi hòa tan trong nước hồ Đống Đa sử dụng mô hình EFDC

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu đã đưa ra được bộ hệ số thích hợp đối với mô hình EFDC khi mô tả sự biến đổi nồng độ DO trong nước hồ Đống Đa trong trường hợp chịu tác động đồng thời của nhiều yếu tố như quá trình hô hấp của tảo, quá trình tiêu thụ oxi của chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy, quá trình nitrat hóa cũng như các yếu tố thủy lực, thủy văn tác động vào môi trường nước hồ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mô phỏng và dự báo sự thay đổi nồng độ oxi hòa tan trong nước hồ Đống Đa sử dụng mô hình EFDC

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 MÔ PHỎNG VÀ DỰ BÁO SỰ THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ OXI HÒA TAN TRONG NƯỚC HỒ ĐỐNG ĐA SỬ DỤNG MÔ HÌNH EFDC Lê Minh Thành Trường Đại học Thủy lợi, email: thanhlm@wru.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. CƠ SỞ, PHƯƠNG PHÁP Oxi hòa tan trong nước (DO) là thông số 2.1. Phương trình toán trong EFDC chất lượng nước quan trọng nhất đối với hệ Phương trình chủ đạo mô tả sự biến đổi động thực vật sống trong nước, đó cũng là nồng độ DO trong EFDC có dạng [2]: thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm môi   trường nước. Trong các hồ tự nhiên ở khu   CDO (1  0,3(1  PN x ))Px  vực Hà Nội, hồ Đống Đa (Hoàng Cầu) là hồ     AOCR  Bx  t x c,d,g,m  C   rộng nhất quận Đống Đa với diện tích  (1  FCDx )  DO  BMx    CDO   khoảng 135.100m2, hồ có chức năng điều AONT  Nit  CNH4  AOCR  K HR  DOC  hòa và cũng là nơi tập hợp các nguồn nước thải sinh hoạt sản xuất của dân cư khu vực  CDO     K COD  CCOD  K R (CDOs  CDO )  quanh hồ. Do vậy, chất lượng nước hồ Đống  KH COD  C DO  Đa đóng vai trò quan trọng với đời sống sinh C W  SOD  DO hoạt và hệ sinh thái của dân cư khu vực z V xung quanh [1]. Tháng 6/2016, tại hồ Đống trong đó, CDO là nồng độ oxi hòa tan trong Đa đã xảy ra hiện tượng hàng tấn cá chết nước (g/m3); t là thời gian (ngày); PNx là hệ số đồng loạt, tháng 9/2016, nước hồ đã được xử tham chiếu cho lượng amoni tiêu thụ bởi loại lý bằng chế phẩm Redoxy-3C của Đức nhằm tảo x nào đó (0 < PNx < 1); FCDx là phần của quá trình trao đổi chất cơ bản được tính dưới giảm ô nhiễm và tăng cường lượng oxi hòa dạng cacbon hòa tan và nồng độ oxi hòa tan tan [3]. đối với nhóm tảo x nào đó; BMx là tỷ lệ trao Trong nghiên cứu này, sự biến đổi nồng đổi chất cơ bản của nhóm tảo x (1/ngày); Bx là độ DO được nghiên cứu và mô phỏng trên sinh khối tảo của nhóm tảo x (g/m3); Nit là tốc phần mềm EFDC (Environmental Fluid độ nitrat hóa (g/(m2.ngày)); AOCR là tỉ số oxi Dynamics Code) [4]. Quá trình mô phỏng sự hòa tan trên cacbon trong quá trình hô hấp biến đổi nồng độ DO được hiệu chỉnh và (2,67 g O2 trên g C); AONT là khối lượng oxi kiểm nghiệm qua so sánh với số liệu đo đạc hòa tan bị tiêu thụ trên mỗi đơn vị khối lượng và thu thập năm 2015-2016. Các dữ liệu liên của amoni bị nitrat hóa (4,33 g O2 trên g N); quan đến sự biến đổi nồng độ DO như yếu tố KR là hệ số trao đổi oxi với không khí khí tượng, thủy văn, thủy lực… cũng được (1/ngày), hệ số này chỉ áp dụng cho lớp nước đo đạc và thu thập. trên bề mặt; CDOs là nồng độ oxi hòa tan bão Mục tiêu của nghiên cứu là mô phỏng sự hòa (g/m3); CSOD là nhu cầu oxi bùn đáy, chỉ biến thiên nồng độ DO trong nước hồ Đống áp dụng cho lớp nước đáy; WDO là thông Đa, dưới tác động của các yếu tố cơ bản nhất lượng bổ sung của oxi hòa tan (g/ngày). trong tự nhiên, và đưa ra kết quả dự báo sự Mô hình EFDC cũng tính toán sự thay đổi biến đổi nồng độ DO trong năm 2017. của các thông số khác như: tảo, cacbon hữu 394
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 cơ (POC, DOC), photpho (POP, DOP), nitơ được nhập vào phần mềm theo quy trình đã (PON, DON, amoni, nitrat), silica, COD, DO, được hướng dẫn ở hướng dẫn sử dụng phần tổng kim loại hoạt động, hàm lượng vi khuẩn mềm EFDC [4]. coliform… [4] 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2.2. Thu thập và đo đạc các thông số 3.1. Hiệu chỉnh mô hình Thông số về địa hình đáy hồ Đống Đa được lấy từ số liệu cao độ chuẩn quốc gia kết hợp Giá trị các hệ số thu được từ quá trình hiệu thêm với dữ liệu GIS cung cấp trên Google chỉnh được trình bày trong bảng 1. Earth. Địa hình hồ dao động từ cao độ +8 m Bảng 1. Các hệ số sử dụng trong mô hình đến +12 m. Xung quanh hồ có 2 cống nước Hệ số Giá trị Đơn vị đo thải từ hệ thống thoát nước thành phố chảy AOCR 2,67 g O2/g C vào, và 1 cống thoát nước có van điều khiển được vận hành khi mưa lũ. Dữ liệu về khí hậu AONT 4,33 g O2/g N và thủy văn trong thời gian nghiên cứu được Ased 133.100 m2 thu thập và tham khảo từ nguồn của Trung tâm Asur 135.100 m2 Dự báo Khí tượng Thủy văn TW (Hình 1). BMx 6,3×10-2 1/ngày Bx 3,8×10-1 g/m3 Thời gian thu thập và đo đạc số liệu từ tháng 01/2015 đến tháng 12/2016. CDOs 8,2×10-1 g/m3 CSOD 4,6×10-2 g/(m4.ngày) FCDx 0,45 KR 1,5×10-1 1/ngày Nit 5,1×10-3 g/(m2.ngày) PNx 0,76 WDO 2,3×10-1 g/ngày Trong quá trình này, số liệu mô phỏng sự biến đổi DO (kết quả đầu ra của mô hình) được so sánh với số liệu đo đạc trong khoảng thời Hình 1. Nhiệt độ không khí và tốc độ gió gian từ 01/2015 đến tháng 12/2015 (Hình 2). trong thời gian khảo sát tại hồ Đống Đa Các thông số của DO, pH, nhiệt độ, độ dẫn, độ đục được đo trực tiếp tại hiện trường bởi máy Multi-Parameter Troll 9500 (In-Situ Inc, Mỹ) kết hợp phần mềm điều khiển Win-Situ 4 cài trên máy tính xách tay. Các thông số khác như giá trị BOD, COD, nitrit, nitrat… của nước hồ được lấy mẫu nước và đem phân tích tại Phòng thí nghiệm Hóa học - Môi trường (Đại học Thủy lợi). Các số liệu khác như hàm Hình 2. So sánh và phân tích hồi quy lượng tảo, hệ động vật trong hồ… được tham tuyến tính nồng độ DO đo đạc và DO khảo từ các tài liệu liên quan. mô phỏng trong quá trình hiệu chỉnh mô hình 2.3. Giả thiết và thiết lập mô hình Kết quả so sánh và phân tích hồi quy cho Do hồ khá nông (độ sâu trung bình của hồ thấy đã có sự phù hợp khá tốt giữa kết quả 2,7m) nên khối nước trong hồ được giả định DO mô phỏng và DO đo đạc, với hệ số xác hòa trộn đều, không có sự phân tầng nhiệt định R2 = 0,8132. Như vậy, quá trình hiệu trong khối nước. Các thông số về địa hình chỉnh mô hình đã đưa ra được bộ hệ số phù đáy hồ, cao độ mặt nước, thủy lực, thủy văn hợp để mô phỏng chất lượng nước hồ. 395
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 3.2. Kiểm nghiệm mô hình Kết quả mô phỏng trên Hình 4 cho thấy nồng độ DO trong hồ Đống Đa được dự báo Quá trình kiểm nghiệm được thực hiện bằng cách so sánh kết quả mô phỏng DO với từ tháng 4/2017 trở đi sẽ giảm dần từ trung số liệu đo đạc DO trong khoảng thời gian từ bình 7,0 mg/L xuống còn khoảng 5,5 mg/L ở tháng 01/2016 đến tháng 12/2016 (Hình 3). cuối năm 2017. Điều này có thể được giải thích bởi khoảng thời gian đầu năm 2017, do ảnh hưởng tồn dư của việc xử lý nước hồ bằng chế phẩm Redoxy-3C từ cuối năm 2016 nên DO vẫn ở mức tốt, tuy nhiên sang nửa cuối năm 2017, nguồn nước thải từ hệ thống nước thải thành phố vẫn tiếp tục thải vào hồ làm cho hàm lượng chất hữu cơ tăng dần, đồng thời làm hồ ô nhiễm và làm suy giảm Hình 3. So sánh và phân tích hồi quy tuyến lượng oxi hòa tan có trong hồ. tính nồng độ DO đo đạc và DO mô phỏng trong quá trình kiểm nghiệm mô hình 4. KẾT LUẬN Hệ số xác định R2 = 0,8239 trong quá trình Nghiên cứu đã đưa ra được bộ hệ số thích kiểm nghiệm cho thấy kết quả mô phỏng DO hợp đối với mô hình EFDC khi mô tả sự biến khá phù hợp với diễn biến DO xảy ra trong đổi nồng độ DO trong nước hồ Đống Đa nước hồ Đống Đa năm 2016. Khoảng thời trong trường hợp chịu tác động đồng thời của gian nửa cuối năm 2016 hàm lượng DO cao nhiều yếu tố như quá trình hô hấp của tảo, hơn khoảng thời gian đầu năm, điều này phù quá trình tiêu thụ oxi của chất hữu cơ hòa tan hợp với sự biến đổi DO theo mùa thường thấy dễ phân hủy, quá trình nitrat hóa… cũng như trong các hồ tự nhiên. Tuy nhiên, các tháng các yếu tố thủy lực, thủy văn… tác động vào cuối năm 2016 mặc dù là thời gian mùa đông, môi trường nước hồ. Kết quả phân tích tương nhưng hàm lượng DO của hồ Đống Đa vẫn quan giữa số liệu mô phỏng của mô hình với duy trì ở khá tốt, dao động trong khoảng 7,0- số liệu đo đạc từ năm 2015-2016 trong quá 8,5 mg/L, điều đó có thể do ảnh hưởng của trình hiệu chỉnh và kiểm nghiệm đều cho giá việc nước hồ Đống Đa được xử lý ô nhiễm trị R2 ở mức độ khá tốt (R2 > 0,8), điều đó vào tháng 9/2016 bằng chế phẩm Redoxy-3C. cho thấy rằng bộ các hệ số thiết lập trong mô hình EFDC là khá phù hợp để mô phỏng diễn 3.3. Dự báo sự biến đổi DO biến chất lượng nước hồ. Sử dụng các hệ số thu được từ quá trình Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đưa ra kết hiệu chỉnh kiểm nghiệm để mô phỏng diễn quả dự báo diễn biến nồng độ DO năm 2017, biến sự dao động của nồng độ DO trong toàn với mức DO luôn ở ngưỡng rất thấp. bộ năm 2017, với kịch bản là các hệ số về điều kiện ban đầu và điều kiện biên của hồ 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO không thay đổi so với năm 2016. Kết quả dự báo được thể hiện trên hình 4. [1] Trung tâm Nghiên cứu Môi trường và Cộng đồng, 2015, Báo cáo hồ Hà Nội 2015, 1. [2] US. EPA, 2007, The Environmental Fluid Dynamics Code Theory and Computation - Volume 3: Water Quality Module, Dynamic Solutions International, LLC. [3] Hương Ly, 2016, “Cứu” hồ Hà Nội bằng chế phẩm Redoxy-3C, Tạp chí Hà Nội Mới, 10. [4] Paul M. Craig, 2016, User’s Manual for EFDC_Explorer 8.1, Dynamic Solutions- Hình 4. Mô phỏng sự biến đổi nồng độ DO International, LLC. trong nước hồ Đống Đa năm 2017 396

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.