Tìm hiểu mô hình hóa chất lượng nước

Trang 1<br /> GVHD: Phạm Phú Song Toàn<br /> <br /> SVTH: Đoàn Ngọc Tùng<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br /> Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp em xin cảm ơn sự hƣớng dẫn<br /> nhiệt tình của thầy giáo Phạm Phú Song Toàn là giảng viên chuyên ngành môi<br /> trƣờng khoa công nghệ hóa học.<br /> Cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ hóa học, trƣờng cao đẳng Công<br /> Nghệ, thành phố Đà Nẵng đã tận tình chỉ dậy trong suốt quá trình học tập.<br /> Mặc dù đã rất cố gắn nhƣng trong quá trình thực hiện đồ án còn nhiều bỡ<br /> ngỡ, do chƣa có nhiều kinh nghiệm nên không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em<br /> rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy, cô giáo.<br /> Em xin chân thành cảm ơn!<br /> Đà Nẵng tháng 06 năm 2011<br /> Sinh viên thực hiện<br /> <br /> Đoàn Ngọc Tùng<br /> <br /> Đề tài: Tìm hiểu về mô hình hóa chất lượng nước<br /> <br /> Trang 2<br /> GVHD: Phạm Phú Song Toàn<br /> <br /> SVTH: Đoàn Ngọc Tùng<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> PHẦN I. MỞ ĐẦU................................................................................................. 6<br /> PHẦN II. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƢỜNG ......................... 7<br /> CHƢƠNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ....................................................... 7<br /> 1.1. Các định nghĩa và khái niệm cơ bản .......................................................... 7<br /> 1.1.1. Định nghĩa mô hình............................................................................. 7<br /> 1.1.2. Mục tiêu thành lập mô hình:................................................................ 8<br /> 1.1.3. Đặc trƣng cơ bản của một mô hình: ..................................................... 9<br /> 1.2. Mô hình môi trƣờng................................................................................. 12<br /> CHƢƠNG 2. PHÂN LOẠI VÀ TIẾN TRÌNH MÔ HÌNH .............................. 13<br /> 2.1. Phân loại mô hình .................................................................................... 13<br /> 2.1.1. Mục đích phân loại mô hình .............................................................. 13<br /> 2.1.2. Các nhóm mô hình ............................................................................ 13<br /> 2.2. Tiến trình vận hành mô hình .................................................................... 14<br /> 2.2.1. Thu thập dữ liệu ................................................................................ 15<br /> 2.2.2. Mô hình khái niệm ............................................................................ 15<br /> 2.2.3. Mô hình giải tích hoặc mô hình số .................................................... 16<br /> 2.2.4 Hiệu chỉnh mô hình ............................................................................ 16<br /> 2.2.5. Kiểm nghiệm mô hình ....................................................................... 17<br /> 2.2.6. Tiên đoán hoặc tối ƣu ........................................................................ 17<br /> 2.3. Tiêu chuẩn chọn lựa mô hình ................................................................... 18<br /> 2.3.1. Khái niệm ......................................................................................... 18<br /> 2.3.2. Mô hình "tốt nhất"............................................................................. 19<br /> 2.3.3. Chọn mô hình theo cấu trúc và giá trị vào/ra ..................................... 19<br /> 2.3.4. Chọn mô hình theo vấn đề thực tế ..................................................... 20<br /> 2.3.5. Đánh giá lại việc chọn lựa ................................................................. 22<br /> CHƢƠNG 3. HIỆU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ MÔ HÌNH ............................ 23<br /> 3.1. Khái quát vấn đề ...................................................................................... 23<br /> <br /> Đề tài: Tìm hiểu về mô hình hóa chất lượng nước<br /> <br /> Trang 3<br /> GVHD: Phạm Phú Song Toàn<br /> <br /> SVTH: Đoàn Ngọc Tùng<br /> <br /> 3.2. Các bƣớc trong tiến trình hiệu chỉnh ........................................................ 25<br /> 3.2.1. Bƣớc xác định thông tin quan trọng................................................... 26<br /> 3.2.2. Bƣớc chọn tiêu chuẩn mô hình .......................................................... 26<br /> 3.2.3. Bƣớc hiệu chỉnh mô hình .................................................................. 27<br /> CHƢƠNG 4. THỂ HIỆN MÔ HÌNH ............................................................... 29<br /> 4.1. Kiểm nghiệm và định trị mô hình ............................................................ 29<br /> 4.2. Nghiên cứu kiểm nghiệm ......................................................................... 29<br /> 4.2.1. Mục tiêu ........................................................................................... 29<br /> 4.2.2. Hàm mục tiêu .................................................................................... 30<br /> 4.2.3. Các trị số thống kê dùng cho kiểm nghiệm ........................................ 30<br /> 4.3. Vấn đề kiểm nghiệm mô hình .................................................................. 35<br /> 4.3.1. Các vấn đề thƣờng gặp ...................................................................... 35<br /> 4.3.2. Hậu kiểm việc phê chuẩn và kiểm nghiệm mô hình ........................... 36<br /> CHƢƠNG 5. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƢỜNG ....................... 37<br /> 5.1. Sơ đồ phát triển và ứng dụng mô hình ..................................................... 37<br /> 5.2. Xu thế phát triển mô hình hóa môi trƣờng theo quy mô không gian ......... 37<br /> PHẦN III. MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƢỢNG NƢỚC VÀ ỨNG DỤNG MÔ<br /> HÌNH HÓA CHẤT LƢỢNG NƢỚC .................................................................. 39<br /> CHƢƠNG 6. CHẤT LƢỢNG NƢỚC VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG<br /> NGUỒN NƢỚC................................................................................................ 39<br /> 6.1. Nguồn nuớc và phân loại nguồn nƣớc ...................................................... 39<br /> 6.1.1. Sự hình thành chất lƣợng và thành phần tính chất nguồn nƣớc .......... 39<br /> 6.1.2. Phân loại nguồn nƣớc ........................................................................ 42<br /> 6.2. Chất lƣợng nguồn nƣớc và đánh giá chất lƣợng nguồn nƣớc .................... 42<br /> 6.2.1. Chất lƣợng nguồn nƣớc ..................................................................... 42<br /> 6.2.2. Đánh giá chất lƣợng nguồn nƣớc ....................................................... 43<br /> 6.3. Các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ................................................ 49<br /> 6.3.1. Nƣớc thải sinh hoạt từ các khu dân cƣ ............................................... 49<br /> 6.3.2. Nƣớc thải công nghiệp ...................................................................... 51<br /> <br /> Đề tài: Tìm hiểu về mô hình hóa chất lượng nước<br /> <br /> Trang 4<br /> GVHD: Phạm Phú Song Toàn<br /> <br /> SVTH: Đoàn Ngọc Tùng<br /> <br /> 6.3.3. Nƣớc mƣa chảy tràn .......................................................................... 52<br /> 6.3.4. Các hoạt động từ tàu thuyền .............................................................. 52<br /> 6.3.5. Các nguyên nhân khác ...................................................................... 52<br /> CHƢƠNG 7. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH CHẤT LƢỢNG NƢỚC<br /> .......................................................................................................................... 53<br /> 7.1. Các phƣơng trình cơ bản .......................................................................... 53<br /> 7.2. Hệ số khuếch tán rối ................................................................................ 54<br /> 7.3. Sự chuyển hoá các chất trong dòng chảy ................................................. 58<br /> 7.3.1. Chu trình nitơ trong nguồn nƣớc và quá trình nitrat hóa .................... 58<br /> 7.3.2. Sự phân hủy các chất hữu cơ ............................................................. 61<br /> 7.3.3. Cân bằng oxy trong dòng chảy .......................................................... 64<br /> CHƢƠNG 8. THIẾT LẬP MÔ HÌNH CHẤT LƢỢNG NƢỚC, MÔ HÌNH<br /> DO&BOD ......................................................................................................... 67<br /> 8.1. Các bƣớc thực hiện xây dựng mô hình chất lƣợng nƣớc .......................... 67<br /> 8.1.1. Bƣớc đầu........................................................................................... 67<br /> 8.1.2. Bƣớc tiếp theo ................................................................................... 67<br /> 8.2. Lựa chọn mô hình chất lƣợng nƣớc ......................................................... 68<br /> 8.2.1. Lựa chọn mô hình ............................................................................. 68<br /> 8.2.2. Sự phát triển lý thuyết của vấn đề...................................................... 70<br /> 8.3. Các phƣơng pháp số tính toán sự lan truyền các chất ô nhiễm trong dòng<br /> chảy................................................................................................................ 70<br /> 8.3.1. Các phƣơng pháp số trong nghiên cứu mô hình thủy lực ................... 70<br /> 8.3.2. Phƣơng pháp số giải bài toán lan truyền chất..................................... 72<br /> 8.4. Các mô hình BOD & D (DO) trong dòng chảy ........................................ 73<br /> 8.4.1. Phƣơng trình cơ bản .......................................................................... 73<br /> 8.4.2. Phƣơng trình cổ điển Streeter-Phelps ................................................ 74<br /> 8.4.3. Các nghiên cứu phát triển trên cơ sở phƣơng trình Streeter-Phelps .... 75<br /> CHƢƠNG 9. XÂY DỰNG MÔ HÌNH LAN TRUYỀN VÀ CHUYỂN HÓA<br /> CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG DÒNG CHẢY ............................................ 79<br /> <br /> Đề tài: Tìm hiểu về mô hình hóa chất lượng nước<br /> <br /> Trang 5<br /> GVHD: Phạm Phú Song Toàn<br /> <br /> SVTH: Đoàn Ngọc Tùng<br /> <br /> 9.1. Phƣơng trình sự lan truyền chất trong dòng chảy ..................................... 79<br /> 9.2. Tính toán sự lan truyền các chất ô nhiễm trong dòng chảy sông............... 81<br /> 9.2.1. Các phƣơng trình toán của mô hình ................................................... 82<br /> 9.2.2.Tính toán sự lan truyền chất trong dòng chảy ..................................... 83<br /> 9.3. Trình tự thiết lập mô hình chất lƣợng nƣớc .............................................. 86<br /> CHƢƠNG 10. GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG CHẤT<br /> LƢỢNG NGUỒN NƢỚC. MÔ HÌNH QUAL 2K ........................................... 88<br /> 10.1. Mô hình HSPF (Hydrological Simulation Program Fortran (USEPA)<br /> (1984)............................................................................................................. 88<br /> 10.2. Mô hình SWMM (Storm Water Management Model ) ........................... 89<br /> 10.3. Mô hình WAPS (USEPA) ..................................................................... 93<br /> 10.4. Hệ thống MIKE ..................................................................................... 96<br /> 10.5. Mô hình WQRRS (Water quality for River ) ......................................... 98<br /> 10.6. Mô hình QUAL2K (QUAL2E) .............................................................. 99<br /> 10.6.1 Giới thiệu ......................................................................................... 99<br /> 10.6.2. Sự chia ra từng đoạn và tính chất thủy lực ..................................... 100<br /> <br /> Đề tài: Tìm hiểu về mô hình hóa chất lượng nước<br /> <br />