intTypePromotion=1
ADSENSE

Ứng dụng mô hình MIKE 21 dự báo chất lượng nước cho hồ Đại Lải, Tp Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

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

5
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ứng dụng mô hình MIKE 21 dự báo chất lượng nước cho hồ Đại Lải, Tp Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc giới thiệu ứng dụng của mô hình MIKE 21 FM để mô phỏng dự báo sự thay đổi chất lượng nước mặt của hồ Đại Lải có chức năng phục vụ đa mục tiêu cho tưới, sinh hoạt và du lịch. Phạm vi quan trắc và tính toán dự báo chất lượng nước là hệ thống thủy lợi hồ Đại Lải, thành phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng mô hình MIKE 21 dự báo chất lượng nước cho hồ Đại Lải, Tp Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

  1. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21 DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO HỒ ĐẠI LẢI, TP VĨNH YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC Trần Tuấn Thạch1, Lê Văn Chín1, Nguyễn Thị Hằng Nga1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: thachtt@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Trong nghiên cứu này, tác giả giới thiệu ứng dụng của mô hình MIKE 21 FM để mô Tài nguyên nước mặt gồm: sông, suối, ao, phỏng dự báo sự thay đổi chất lượng nước hồ,… là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho mặt của hồ Đại Lải có chức năng phục vụ đa các hoạt động của con người. Tuy nhiên, các mục tiêu cho tưới, sinh hoạt và du lịch. Phạm nguồn nước này đang đối mặt với nguy cơ ô vi quan trắc và tính toán dự báo chất lượng nhiễm chất hữu cơ do nước thải từ các hoạt nước là hệ thống thủy lợi hồ Đại Lải, thành động như canh tác, nước thải sinh hoạt, và phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc. nước thải chăn nuôi. Dòng nước thải đổ vào các hồ thủy lợi phục vụ cho tưới có chứa 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU nhiều các chất dinh dưỡng gồm các hợp chất Trong nghiên cứu này, mô hình MIKE 21 Ni tơ (N) và Phốt pho (P) hòa tan có thể gây được ứng dụng để mô phỏng chất lượng nước ra tình trạng phú dưỡng trong hồ. Hiện tượng của hồ Đại Lải. Mô hình MIKE 21 được tích này xảy không những tác động xuất đến môi hợp các mô đun bao gồm: mô đun thủy lực, trường sống của vi sinh vật trong hệ sinh thái khuyếch tán (AD), chất lượng nước (Ecolab), lòng hồ mà còn gây suy giảm chất lượng mô đun vận chuyển bùn cát (sediment nước sinh hoạt và nước tưới. Vì vậy, công tác transportation. Mô đun thủy lực trong MIKE giám sát và dự báo chất lượng nước đóng vai 21 được xây dựng dự trên các phương trình trò đặc biệt quan trọng về mặt đánh giá và tổng hợp theo phương dòng chảy để đảm bảo khôi phục môi trường chất lượng nước. Phân tính liên tục và bảo toàn động lượng (hệ tích đánh giá sự thay đổi chất lượng nước của phương trình Saint Venant). Hệ phương trình hồ có thể tiến hành thông qua quan trắc tại cơ bản của mô đun thủy động lực trong mô hiện trường và ứng dụng mô hình dự báo chất hình được mô phỏng 1. lượng nước. Hiện nay, có nhiều mô hình sinh thái hai chiều (Ecolab) được xây dựng để dự a) Mô đun thủy lực HD Mô đun thủy lực báo chất lượng nước hồ như mô hình CE- Phương trình liên tục: QUAL-W2I, mô hình MIKE 21 FM,… Các h hu hv    hS (3.1) mô hình này được ứng dụng rộng rãi và kiểm t x y chứng để mô phỏng chất lượng nước với độ b) Mô đun chất lượng nước ECOlab: chính xác cao. Ở Việt Nam, mô hình toán đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn nhằm Sự thay đổi chất lượng nước trong mô đun dự báo dòng chảy và đặc biệt là chất lượng ECOlab có thể được mô tả bằng các phương nước của các hệ thống sông lớn, các vùng trình truyền tải của vật chất không bảo toàn, ven biển 1. Tuy nhiên, hầu như chưa có có dạng nhiều nghiên cứu dự báo sự thay đổi của chất c c c  2c  2c  u  v  Dx 2 2  Dy 2 2  Sc  Pc (3.2) lượng nước của các hồ chứa. t x y  z  z 311
  2. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Phương trình truyền tải có thể được viết lại Đông Câu), ĐL 14 (Nhà nghỉ lão thành cách theo công thức mạng), và ĐL13 (khu vực sân golf). c Các vị trí quan trắc chất lượng nước dùng  ADC  PC (3.3) t để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ĐL11 (vị - Mô đun truyền tải khuếch tán (AD) trí lấy nước vào nhà máy nước sạch), ĐL12 (Đảo Ngọc). c*  c tt (t  t )  ctt (t ) ADC  (3.4) Điều kiện biên dòng chảy vào hồ Đại Lải t từ hồ Thanh Cao Và Hồ Đông Câu được tính - Mô đun sinh thái (Ecolab): từ mô hình MIKE Nam 11. Trong dự báo chất lượng nước hồ Đại Lải, Điều kiện ban đầu thủy lực cho mô hình tác giả chọn cụ thể mô hình sinh thái WQ bằng cách chạy trước mô hình một khoảng with nutrients (21/3, đây là mô hình mô thời gian nhất định để ổn định mô hình và lấy phỏng diễn biến quá trình thay đổi hàm lượng giá trị mực nước ban đầu theo kết quả tính theo thời gian do các phản ứng sinh hóa của toán [1]. Vị trí kiểm tra mực nước được đo tại các thông số chất dinh dưỡng gồm (NO3-; trước cống Số 1 (ĐL1) (Hình 1). Điều kiện NH4+), nhiệt độ (Temperature), Oxy hòa tan ban đầu về nồng độ các chất được xác định từ (DO) và nhu cầu Oxy sinh hóa (BOD). số liệu quan trắc đợt 1 tại các nguồn thải đổ c) Dữ liệu mô hình vào hồ (ĐL9, ĐL10, và ĐL13, ĐL14). Số liệu đầu vào mô hình trong tính toán Hồ Thanh Cao bao gồm các số liệu về khí tượng (lượng mưa), thủy văn theo dự báo thời tiết trong thời đoạn ngắn (7 ngày), và chất lượng nước được quan trắc. Số liệu độ sâu và đường bờ của khu vực nghiên cứu được số hóa từ các bản đồ và DEM được tải từ ảnh vệ tinh. Hồ Đông Câu Hồ Đại Lải ĐL10 Hình 2. Sơ đồ mạng mô phỏng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Quan trắc và dự báo chất lượng nước được ĐL14 ĐL12 thực hiện năm đầu tiên (2019) cho hệ thống ĐL13 thủy lợi hồ Đại Lải, do vậy tài liệu quan trắc ĐL9 và dự báo chưa đủ dài để có thể đánh giá một ĐL11 cách chính xác nhất về mô hình. a) Kết quả hiệu chỉnh mô hình ĐL1 Trong nghiên cứu, tác giả sử dụng kết quả quan trắc tại 2 điểm đo ĐL11 (Điểm lấy nước Hình 1. Vị trí các nguồn thải và vị trí đo đạc vào nhà máy nước sạch) và ĐL 12 (Vị trí gần kiểm định, hiệu chỉnh mô hình đảo Ngọc) trong các đợt từ 2 (15/2/2019) đến Khu vực Hồ Đại Lải có 4 nguồn thải đổ đợt 5 (26/3/2019) để hiệu chỉnh cho mô hình vào gồm: ĐL9 (Hồ Thanh Cao), ĐL10 (Hồ chất lượng nước. 312
  3. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Bảng 1. So sánh kết quả quan trắc tương quan R2 khá cao, và độ lệch bình quân và mô phỏng từ mô hình tại vị trí ĐL11 RMSE tương đối thấp. Tuy nhiên, tại một số Chỉ tiêu R2 RMSE (mg/l) thời điểm mô hình dự báo có độ lệch tương DO 0.92 0.11 đối so với kết quả thực đo tại ĐL11 đặc biệt là vào tháng 3 đến tháng 5 khi nhiệt độ bắt NO3- 0.85 0.06 đầu tăng lên. Quá trình tăng nhiệt dẫn đến sự NH4+ 0.92 0.08 phát triển mạnh của tảo xanh, làm cho quá BOD5 0.93 0.91 trình sinh hóa thay đổi theo do phytoplankton DO NO3- tiêu thụ mạnh Nitơ để xây dựng sinh khối. 7 6 5 0.35 0.3 0.25 Tuy nhiêu điều này chưa được đề cập trong 4 0.2 nghiên cứu này. (mg/l) (mg/l) 3 0.15 2 0.1 1 0.05 4. KẾT LUẬN 0 0 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 Đợt 5 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 Đợt 5 Đợt quan trắc Đợt quan trắc NH4 BOD5 Dự báo chất lượng nước cho hồ chứa là 0.7 12 0.6 10 0.5 8 0.4 một nhiệm vụ rất quan trọng trong công tác (mg/l) (mg/l) 6 0.3 0.2 4 0.1 0 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 Đợt 5 2 0 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 Đợt 5 giám sát chất lượng môi trường nước. Trong nghiên cứu này, tác giả đã ứng dụng mô hình Đợt quan trắc Đợt quan trắc Hình 3. So sánh DO, NO3-, NH4+, và BOD5 MIKE 21 FM để dự báo chất lượng nước cho giữa tính toán và quan trắc tại vị trí ĐL11 hồ Đại Lải. Kết quả dự báo có độ chính xác cao đối với số liệu thực đo về hàm lượng DO. b) Kết quả kiểm định mô hình Kết quả dự báo BOD5 và NH4+, và NO3- so Kết quả quan trắc từ đợt 6 (9/4/2019) đến đợt 9 (25/9/2019) dùng để kiểm định mô hình với số liệu thực đo chính xác ở hầu hết các chất lượng nước. đợt. Tuy nhiên, một số đợt đo 7 và 8 kết quả dự báo còn lệch so với quan trắc. Sai số này Bảng 2. So sánh kết quả quan trắc có thể gây ra bởi vì mô hình chưa tính đến và mô phỏng từ mô hình tại vị trí ĐL11 tác động của các loại tảo (được định lượng Chỉ tiêu R2 RMSE (mg/l) bởi hàm lượng Chl.a). Trong tháng 3 đến DO 0.71 0.41 tháng 5 (Đợt 7 đến đợt 8), tảo phát triển khá NO3- 0.91 0.13 mạnh 2 trong điều kiện nhiệt độ thích hợp NH4+ 0.68 0.11 và tảo sẽ tiêu thụ một lượng lớn NO3-, tuy BOD5 0.85 5.01 nhiên trong mô hình chưa đề cập đến quá trình này. Trong nghiên cứu tiếp theo, tác giả DO 8 NO3- 1.4 có thể đưa thêm hàm lượng Chl.a như là một 6 1.2 1 thông số trong mô hình. 0.8 (mg/l) (mg/l) 4 0.6 0.4 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 0.2 0 0 Đợt 6 Đợt 7 Đợt 8 Đợt 9 Đợt 6 Đợt 7 Đợt 8 Đợt 9 Đợt quan trắc Đợt quan trắc NH4 0.35 BOD5 12 [1] Trần Hồng Thái (2017), Ứng dụng mô hình 0.25 0.3 0.2 10 8 MIKE 21 FM mô phỏng chất lượng nước khu (mg/l) vực ven biển Đình Vũ, Science & Technology (mg/l) 6 0.15 0.1 4 0.05 0 Đợt 6 Đợt 7 Đợt 8 Đợt 9 2 0 Đợt 6 Đợt 7 Đợt 8 Đợt 9 Development, Vol 20, No.T4-2017. [2] Trần Tuấn Thạch, Harada M, Hiramatsu K, Đợt quan trắc Đợt quan trắc Hình 4. So sánh DO, NO3-, NH4+, và BOD5 Tabata T (2018) Estimation of water quality giữa tính toán và quan trắc tại vị trí ĐL 11 dynamics under long-term anoxic state in organically polluted reservoir by field Từ kết quả (Bảng 1 và 2, và Hình 3 và 4) observations and improved ecosystem có thể thấy mô hình cho kết quả dự báo khá model.PWE,https://doi.org/10.1007/s10333- tốt so với số liệu quan trắc với chỉ số hệ số 018-0. 313
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2