Tiểu luận Sử dụng công nghệ GIS vào mô hình phân tích chất lượng nước

Nước tự nhiên được coi là nguồn tài nguyên vô giá đối với con người. Việt Nam được thiên nhiên ưu đãi về điều kiện tự nhiên, tài nguyên phong phú, đặc biệt là tài nguyên nước với hệ thống sông ngòi chằng chịt. Kinh tế phát triển, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ, kéo theo việc các làng nghề mọc lên tự phát, khiến cho lượng chất ô nhiễm thải ra môi trường tăng lên nhanh chóng, trong đó môi trường nước sông bị ảnh hưởng nặng nề. Việc ngăn chặn mức độ gia tăng ô nhiễm ở các lưu vực sông và trả lại sự trong lành của các dòng sông là một nhiệm vụ cấp bách hiện nay. Sử dụng các phần mềm mô phỏng chất lượng nước là cách quản lý chất lượng nước sông hết sức hiệu quả, có độ chính xác phù hợp và tiết kiệm thời gian,được ứng dụng rất nhiều trên thế giới, vì vậy, là công việc hết sức cấp thiết nhằm thực hiện việc quản lý chất lượng nước sông thực tế hơn.

doc58 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Ngày: 06/06/2013 | Lượt xem: 1634 | Lượt tải: 11download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tiểu luận Sử dụng công nghệ GIS vào mô hình phân tích chất lượng nước, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Khoa CNSH-MT –&— Tiểu luận: MÔ HÌNH PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG NƯỚC GVHD : Th.S Trần Hậu Vương SVTH : Nhóm 10 LỚP : 07 MT1 Biên Hòa, tháng 04 năm 2010 MỞ ĐẦU Nước tự nhiên được coi là nguồn tài nguyên vô giá đối với con người. Việt Nam được thiên nhiên ưu đãi về điều kiện tự nhiên, tài nguyên phong phú, đặc biệt là tài nguyên nước với hệ thống sông ngòi chằng chịt. Kinh tế phát triển, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ, kéo theo việc các làng nghề mọc lên tự phát, khiến cho lượng chất ô nhiễm thải ra môi trường tăng lên nhanh chóng, trong đó môi trường nước sông bị ảnh hưởng nặng nề. Việc ngăn chặn mức độ gia tăng ô nhiễm ở các lưu vực sông và trả lại sự trong lành của các dòng sông là một nhiệm vụ cấp bách hiện nay. Sử dụng các phần mềm mô phỏng chất lượng nước là cách quản lý chất lượng nước sông hết sức hiệu quả, có độ chính xác phù hợp và tiết kiệm thời gian,được ứng dụng rất nhiều trên thế giới, vì vậy, là công việc hết sức cấp thiết nhằm thực hiện việc quản lý chất lượng nước sông thực tế hơn. Chương 1 : GIỚI THIỆU Định nghĩa GIS Hệ thống các công cụ nền máy tính dùng thu thập,lưu trữ,truy cập và biến đổi,phân tích và thể hiện dữ liệu liên quan đến vị trí trên bề mặt trái đất,và tích hợp các thông tin này vào quá trình lập quyết định Kỹ thuật "Thông tin Địa lý" (Geograpgic Information System) đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển hơn một thập niên qua, đây là một dạng ứng dụng công nghệ tin học (Information Technology) nhằm mô tả thế giới thực (Real world) mà loài người đang sống-tìm hiểu-khai thác. Với những tính năng ưu việt, kỹ thuật GIS ngày nay đang được ứng dụng trong nhiều lãnh vực nghiên cứu và quản lý, đặc biệt trong quản lý và quy hoạch sử dụng-khai thác các nguồn tài nguyên một cách bền vững và hợp lý. Kỹ thuật GIS đã được bắt đầu sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển hơn một thập niên qua, với những tính năng ưu việt, kỹ thuật GIS ngày nay đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và quản lý. Các thành phần của GIS Một tập hợp có tổ chức của phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và con người được thiết kế để thu nhận, lưu trữ, cập nhật, thao tác phân tích làm mô hình và hiển thị tất cả các dạng thông tin địa lý có quan hệ không gian nhằm giải quyết các vấn đề về quản lý và quy hoạch. 3. Ứng dụng của GIS vào ngành môi trường Theo những chuyên gia GIS kinh nghiệm nhất thì có rất nhiều ứng dụng đã phát triển trong những tổ chức quan tâm đến môi trường. Với mức đơn giản nhất thì người dùng sử dụng GIS để đánh giá môi trường, ví dụ như vị trí và thuộc tính của cây rừng. Ứng dụng GIS với mức phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của GIS để mô hình hóa các tiến trình xói mòn đất sư lan truyền ô nhiễm trong môi trường khí hay nước, hoặc sự phản ứng của một lưu vực sông dưới sự ảnh hưởng của một trận mưa lớn. Nếu những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tượng vùng và ứng dụng sử dụng các chức năng phân tích phức tạp thì mô hình dữ liệu dạng ảnh (raster) có khuynh hướng chiếm ưu thế. Chương 2 : KHÁI NIỆM MÔ HÌNH HÓA Định nghĩa mô hình Khái niệm mô hình có thể được hiểu theo nhiều cách như sau: Trong nghĩa rộng,mô hình là một cấu trúc được xây dựng trong tư duy hoặc thực tiễn,cấu trúc này tái hiện lại thực tế ở dạng đơn giản hơn,công thức hơn và trực quan hơn Mô hình là một khái niệm cơ bản của khoa học và đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong khoa học môi trường nơi các phép thí nghiệm rất khó tiến hành,có nhiều trường hợp là không thể kèm theo giá thành cao. Chức năng quan trọng nhất của mô hình là sự giảm thiểu độ phức tạp trong phạm vi yêu cầu. Thuộc tính của mô hình: Chất lượng mô hình có cấu trúc Kết quả định lượng tạo ra từ mô hình Một mô hình luôn đòi hỏi sự phức tạp và tính chính xác cao.Mô hình như là công cụ quản lý và nghiên cứu môi trường.Tầm quan trọng của việc sử dụng mô hình trong công tác quản lý môi trường được minh họa trong hình sau: Mô hình môi trường sinh thái Hệ sinh thái Công nghệ mô trường Qúa trình đô thị hóa và công nghiệp hóa 2. Thuân lợi của mô hình Không có gì ngạc nhiên khi các mô hình môi trường đã được sử dụng ngày càng nhiều trong sinh thái học nói chung và hệ sinh thái nói riêng,ứng dụng này đã phản ánh rõ ràng những thuận lợi của mô hình có thể tóm tắt theo những đểm dưới đây: Mô hình là công cụ hữu ích trong khảo sát các hệ thống phức tạp Mô hình có thể được dùng để phản ánh các đặc tính của hệ sinh thái Mô hình phản ánh các lỗ hổng kiến thức và do đó có thể dùng để thiết lập nghiên cứu ưu tiên Mô hình là hữu ích trong việc kiểm tra các giả thiết khoa học,vì mô hình có thể phỏng đoán các tác động bên trong của hệ sinh thái,dùng để so sánh với các quan sát. Phân loại mô hình Phân loại mô hình Mô hình bằng lời- chữ viết Mô hình toán Mô hình thông tin Nguyên lý mô hình NGUYÊN LÝ MÔ HÌNH HÓA Nguyên lý đủ thông tin Nguyên lý khả năng hiện thực Nguyên lý đa mô hình Nguyên lý liên hợp Nguyên lý tham số hóa Các thành phần trong quá trình mô hình hóa môi trường Biến trạng thái : mô tả tình trạng của hệ sinh thái Hàm điều khiển : là hàm số của các biến đặc tính bên ngoài có ảnh hưởng đến tình trạng hệ sinh thái Phương trình toán : biểu diễn các quá trình sinh học,hóa học và vật lý Các tham số: là hệ số trong phương trình toán biểu diễn quá trình Các hằng số: như hằng số khí và trọng lưọng nguyên tử cũng được dùng trong hầu hết các mô hình Các biến trạng thái Hàm điều khiển Phương trình toán học Các tham số Các hằng số lý,hóa,sinh Mô hình hệ sinh thái nước Dinh dưỡng Thực vật nổi Động vật nổi Động vật đáy Cá Khí hậu Điều khiển do con người Chương 3 : MÔ HÌNH HÓA CHẤT LƯỢNG NƯỚC Hiện tượng lan truyền chất trong nước ( mass transport ) Độc chất ở nồng độ thấp tồn tại trong nước ở dạng pha hòa tan và pha hấp thụ.Sự lan truyền hóa chất chủ yếu dựa vào 2 hiện tượng : chuyển tải và phân tán.Chuyển tải là sự di chuyển của chất hòa tan hay chất vật liệu hạt rất mịn ở vận tốc theo 3 hướng : dọc,ngang,thẳng đứng.Sự phân tán liên quan đến quá trình trong đó chất này hòa trộn với nhau theo cột nước .Ba quá trình góp phần hòa trộn gồm : Khuyếch tán phân tử là sự hòa trộn các hóa chất hòa tan do chuyển động ngẩu nhiên của nguyên tử trong chất lưu.Được gây nên bởi năng lượng động lượng do sự chuyển động lắc,tròn quay,tịnh tiến của phân tử.Khuyếch tán phân tử tuân theo định luật Fick Khuyếch tán rối : là sự hòa trộn của các chất hòa tan và hạt mịn do sự rối trong phạm vi vi mô,có bậc lớn hơn khuyếch tán phân tửà sự phân tán Phân tán : là sự tương tác giữa khuyếch tán rối và gradian vận tốc do lực cắt trong khối nước một sự xáo trộn có bậc lớn hơn Chuyển tải Sự lan truyền theo cơ chế chuyển tải là sự di chuyển của khối lượng được nạp vào trong một dòng chảy và đi từ điểm này đến điểm khác theo phương trình J = QC J : cường độ xả thải trong 1 đơn vị thời gian Q : lưu lượng thể tích C : nồng độ Sự thay đổi khối lượng theo thời gian bất kì có thể được viết theo phương trình khác : Δ( VC ) = (QaCa – QbCb )Δt Δ khối lượng = ( tốc độ khối lượng ra vào – tốc độ khối lượng dòng ra )Δt Phương trình vi phân mô tả lan truyền theo cơ chế tải của khối lượng trong điều kiện thay đổi thời gian Δ : khoảng cách tăng lên của khối thể tích kiểm tra x: khoảng cách theo chiều dòng chảy Khi một số điều kiện thay đổi theo thời gian,cần ước lượng tổng khối lượng đi qua 1 điểm trong khoảng thời gian cho trước M= 3. Khuyếch tán / phân tán Khuyếch tán phân tử xảy ra do sự dịch chuyển lúc lắc,quay ,tịnh tiến của các phân tử heo chất lưu,trong trường hợp này là nước.Đây là phản ứng tự phát 1 cách mạnh mẽ và kết quả là tăng entropy. Fick xác định khối lượng chuyển đi bởi khuyếch tán tỷ lệ với diện tích mặt cắt ngang dụng cụ và độ dốc của gradian nồng độ Jm : tốc độ biến đổidòng thông lượng do khguyếch tán A : diện tích mặt cắt ngang Địng luất đầu tiên của Fick về khuyếch tán có thể được viết trên cơ sở diện tích D: hệ số khuyếch tán phân tử 4.Mô hình dòng chảy và lan truyền chất cho kênh sông Heä phöông trình Saint-Venant Heä phöông trình Saint-Venant ñöôïc xaây döïng töø heä phöông trình vi phaân: phöông trình lieân tuïc vaø phöông trình ñoäng löôïng cho doøng khoâng oån ñònh thay ñoåi chaäm trong keânh hôû. Phöông trình lieân tuïc Vôùi: x – Truïc doïc doøng chaûy. t – thôøi gian. Q – löu löôïng. B - beà roäng keânh. h - ñoä saâu cuûa keânh. Ruùt goïn: (1.1) Ngoaøi ra, ta cuõng coù: Q=AU; ; Trong ñoù: A - dieän tích öôùt. U – vaän toác doøng chaûy. z - cao ñoä möïc nöôùc. Caùc daïng theå hieän khaùc cuûa phöông trình (1.1): (1.2) (1.3) (1.4) Caùc phöông trình (2.1) – (2.4) laø caùc daïng khaùc nhau cuûa phöông trình lieân tuïc cuûa doøng chaûy khoâng oån ñònh trong keânh hôû. (Phaàn thieát laäp coâng thöùc (1.1) xem taøi lieäu tham khaûo [1] vaø [8] ) Phöông trình ñoäng löôïng (1.6) Vôùi: C – heä soá Chezy. R – baùn kính thuyû löïc. g - gia toác troïng tröôøng. a - heä soá hieäu chænh ñoäng naêng. a0 – heä soá hieäu chænh gia toác cuïc boä. Trong ñoù, caùc ñaïi löôïng cuûa phöông trình ñaëc tröng cho caùc thaønh phaàn nhö sau: - thaønh phaàn gia toác quaùn tính. - cheânh leäch möïc nöôùc doïc keânh. - thaønh phaàn ñoái löu cuûa doøng chaûy. - thaønh phần ma sát đáy Cuoái cuøng phöông trình lieân tuïc vaø phöông trình ñoäng löôïng (neáu ) khi ñoù trôû thaønh: (1.7) (1.8) Vaø: K– modun löu löôïng, tính theo heä soá Chezy vaø heä soá Manning: Heä hai phöông trình naøy ñöôïc goïi laø heä phöông trình Saint-Venant. Heä phöông trình naøy moâ taû söï bieán thieân cuûa löu löôïng Q vaø möïc nöôùc z hoaëc caùc thoâng soá töông ñöông theo khoâng gian vaø thôøi gian b. Phöông phaùp giaûi Coù nhieàu phöông phaùp giaûi nhö: phöông phaùp giaûi tích, phöông phaùp xaáp xæ , phöông phaùp soá, … Phöông phaùp giaûi tích raát phöùc taïp, phöông phaùp xaáp xæ thì ñoä chính xaùc khoâng cao neân phöông phaùp soá hieän nay ñöôïc söû duïng phoå bieán. Caùc phöông phaùp soá bao goàm phöông phaùp ñöôøng ñaëc tröng, phöông phaùp sai phaân höõu haïn, … öùng vôùi nhieàu sô ñoà giaûi nhö sô ñoà hieän, sô ñoà aån. Trong khoaù luaän naøy taùc giaû chæ söû duïng hai phöông phaùp cô baûn trong moâ hình toaùn, ñoù laø: phöông phaùp ñöôøng ñaëc tröng vaø phöông phaùp sai phaân höõu haïn theo sô ñoà aån Upwind. Phöông phaùp ñöôøng ñaëc tröng. Nguyeân taéc giaûi laø: Ñöa baøi giaûi tröïc tieáp heä phöông trình Saint Venant veà baøi toaùn giaûi heä hai phöông trình vi phaân toaøn phaàn treân caùc ñöôøng ñaëc tröng. Ñöôøng ñaëc tröng laø moät ñöôøng cong treân maët phaúng toaï ñoä khoâng gian vaø thôøi gian. Treân ñöôøng ñaëc tröng ñoù, phöông trình ñaïo haøm rieâng trôû thaønh phöông trình vi phaân toaøn phaàn [8]. Tuy nhieân, ñeå daãn ñeán heä phöông trình vi phaân toaøn phaàn, phaûi ñaët moät soá ñieàu kieän, ví duï nhö nhieãu ñoäng soùng coù bieân ñoä dao ñoäng nhoû, truyeàn trong nöôùc tónh, vaø giaû thieát cho moät soá tröôøng hôïp ñôn giaûn. Neân phöông phaùp ñöôøng ñaëc tröng khoâng cho keát quaû thöïc teá. Tuy nhieân, phöông phaùp ñöôøng ñaëc tröng laø moät phöông phaùp cô baûn, coù yù nghóa vaät lyù cuï theå. Cho neân noù ñöôïc söû duïng trong quaù trình giaûi hôïp löu. Phöông phaùp sai phaân höõu haïn Nguyeân taéc cuûa phöông phaùp laø: j-1 j j+1 n+1 n t X (Q,z) Dx Dt Löôùi sai phaân X-t Heä phöông trình Saint Venant ñöôïc sai phaân trong löôùi X-t . Löôùi X-t ñöôïc xaùc ñònh bôûi truïc khoaûng caùch X vaø truïc thôøi gian t. Theo chieàu thôøi gian, caùc lôùp löôùi caùch nhau moät khoaûng Dt, coøn theo chieàu khoâng gian laø Dx. Trong hình 3.1, moãi ñieåm treân löôùi ñöôïc xaùc ñònh baèng chæ soá thôøi gian và không gian PHAÀN LAN TRUYEÀN: Phöông trình lan truyeàn Phöông trình lan truyeàn chaát ñöôïc thieát laäp töø ñònh luaät baûo toaøn khoái löôïng trong khoâng gian vi phaân naèm giöõa hai maët caét öôùt trong keânh. Xem quaù trình thieát laëp phöông trình ñoäng löôïng ôû taøi lieäu tham khaûo [8] vaø [1]. (1.12) Trong ñoù: - thaønh phaàn khueách taùn. - thaønh phaàn chuyeån taûi. Thaønh phaàn: f(C) - nhöõng thay bao goàm: taùc ñoäng vaät lyù, hoaù hoïc, sinh hoïc vaø nhöõng töông taùc xaûy ra trong doøng chaûy. Ví duï: taùi thoâng khí, söï phaùt trieån cuûa taûo, toác ñoä cheát Coliform, laéng ñoïng, töông taùc, …. G(C) – nhöõng thay ñoåi khoâng lieân heä ñeán noàng ñoä chaát. Vôùi: K - toång cuûa caùc heä soá coù lieân quan ñeán noàng ñoä C, bao goàm: heä soá phaûn öùng, löu löôïng gia nhaäp treân moät ñôn vò chieàu daøi, heä soá laéng ñoïng, …. p - caùc heä soá töï do, khoâng phuï thuoäc vaøo noàng ñoä C, bao goàm: thaønh phaàn töông quan vôùi caùc yeáu toá khaùc, noàng ñoä öùng vôùi nguoàn gia nhaäp, …. Ñieàu kieän ban ñaàu vaø ñieàu kieän bieân : Ñieàu kieän ban ñaàu vaø ñieàu kieän bieân thuyû löïc : Ñeå giaûi caùc heä phöông trình Saint Venant ta caàn coù giaù trò ban ñaàu cuûa caùc yeáu toá: löu löôïng Q vaø möïc nöôùc z taïi taát caû caùc maët caét treân soâng vaø giaù trò bieân taïi moãi ñaàu nhaùnh. Ñieàu kieän ban ñaàu. Ñieàu kieän ban ñaàu laø ñieàu kieän cho ôû thôøi ñieåm baét ñaàu tính toaùn cho caû mieàn doøng chaûy, thöôøng laø giaù trò cuûa hai haøm löu löôïng vaø möïc nöôùc doïc theo doøng chaûy ôû thôøi ñieåm ban ñaàu to: löu löôïng Q(x,t0) vaø möïc nöôùc z(x,t0). Ñieàu kieän bieân. Tröôøng hôïp bieân loûng: ñieàu kieän bieân laø ñöôøng quaù trình möïc nöôùc z(xk,t) hoaëc ñöôøng quaù trình löu löôïng Q(xk,t), xk - vò trí bieân. Neáu ñieàu kieän bieân ñöôïc cho laø moät chuoãi soá lieäu taïi nhöõng thôøi ñieåm nhaát ñònh, thì trong tính toaùn soá lieäu taïi nhöõng thôøi ñieåm chöa bieát ñöôïc noäi suy töø caùc giaù trò ñaõ bieát. Neáu ñieàu kieän bieân laø haøm phuï thuoäc thôøi gian (ví duï: z=f(t), …), giaù trò bieân ñöôïc tính tröïc tieáp töø haøm. Tröôøng hôïp bieân cuït: cho löu löôïng Q(xj,t)=0. Ñieàu kieän taïi hôïp löu Maïng soâng laø heä thoáng goàm coù nhieàu nhaùnh soâng ñöôïc noái vôùi nhau. Hôïp löu laø nôi giao nhau giöõa caùc nhaùnh soâng. Hôïp löu coù theå coù 3, 4, 5, … ngaõ. Nhöõng giaû thieát khi tính hôïp löu: - Khoâng coù toån thaát cuïc boä taïi caùc hôïp löu. - Khoâng coù söï trao ñoåi ñoäng naêng giöõa caùc nhaùnh soâng vaø hôïp löu. - Giaû thieát naøy aùp ñaët ñieàu kieän möïc nöôùc ôû caùc maët caét aùp saùt hôïp löu vaø möïc nöôùc taïi taâm hôïp löu coù cheânh leäch khoâng ñaùng keå, vaø xem nhö baèng nhau: zJ = zk1 ( hay zkN) (k: 1,2,…a; a – soá nhaùnh noái hôïp löu) (1.9) Trong ñoù, zk1, zkN laø möïc nöôùc taïi maët caét ñaàu, maët caét cuoái cuûa nhaùnh k saùt hôïp löu J. Chuùng ta xem hôïp löu nhö laø moät oâ chöùa vaø ñieàu tieát nöôùc, nhö vaäy thì cao ñoä möïc nöôùc zj coù theå taêng leân hoaëc giaûm xuoáng theo thôøi gian. Töø phöông trình caân baèng theå tích hôïp löu (1.10) ta seõ tính ñöôïc zj neáu ta bieát ñöôïc toång löu löôïng ra, löu löôïng vaøo vaø dieän tích beà maët cuûa hôïp löu. Vôùi: zJ – möïc nöôùc taïi ñieåm ñaïi bieåu (thöôøng laø taâm) cuûa oâ chöùa. AJ – dieän tích maët thoaùng oâ chöùa J QiVao - löu löôïng nhaùnh thöù i chaûy vaøo hôïp löu. QiRa - löu löôïng nhaùnh thöù i chaûy ra hôïp löu. l – soá löôïng nhaùnh chaûy vaøo hôïp löu. m – soá löôïng nhaùnh chaûy vaøo hôïp löu. Caùch xaùc ñònh doøng nöôùc ñi vaøo hay ñi ra hôïp löu: Choïn chieàu döông cuûa doøng chaûy laø töø maët caét ñaàu ñeán maët caét cuoái. Vôùi nhaùnh k coù maët caét ñaàu noái vôùi hôïp löu vaø neáu löu löôïng Qk 0 thì nöôùc töø nhaùnh k ñoå vaøo hôïp löu. Vôùi nhaùnh k coù maët caét cuoái noái vôùi hôïp löu vaø neáu löu löôïng Qk >0 thì nhaùnh coù nöôùc ra khoûi hôïp löu. Vaäy neáu Qk < 0 thì nöôùc töø nhaùnh k ñoå vaøo hôïp löu. Ñieàu kieän taïi ñieåm thaûi Tröôùc ñaây, chuùng ta thöôøng söû duïng heä phöông trình Saint – Venant döôùi ñaây ñeå giaûi thuyû löïc cho moät soâng hoaëc maïng soâng coù bao goàm ñieåm thaûi: Trong ñoù: q – löu löôïng beân nhaäp vaøo treân moät ñôn vò chieàu daøi keânh. Chaúng haïn nhö nöôùc bôm cho daân sinh coâng nghieäp, noâng nghieäp hoaëc nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng nghieäp,…. Nhöõng ñieåm thaûi naøy laø nhöõng ñieåm thaûi naèm raûi raùc treân toaøn boä maïng soâng, ví duï nhö laø caùc coáng xaû nhoû naèm doïc keânh, hay nöôùc chaûy traøn töø bôø xuoáng, hay laø thaám töø soâng vaøo ñaát, vaø cuõng coù theå laø chaát thaûi sinh hoaït cuûa ngöôøi daân,…. Vôùi khoaù luaän naøy, trong phaàn moâ taû thuyeát thuyû löïc trong phaàn 3.1.1 thì heä phöông trình Saint – Venant khoâng coù bao goàm thaønh phaàn q. Thaønh phaàn naøy ñöôïc giaûi ôû moät phaàn rieâng döïa vaø cô sôû giaûi thaønh phaàn naøy laø chuû yeáu döïa vaøo phöông phaùp giaûi ñieàu kieän taïi hôïp löu. Vôùi caùch giaûi naøy, chuùng toâi quan taâm ñeán nhöõng ñieåm thaûi taäp trung, coù löu löôïng töông ñoái lôùn, ví duï nhö coáng xaû cuûa nhaø maùy, khu coâng nghieäp, khu daân cö taäp trung, …. Khi coù moät ñieåm thaûi naøo ñoù treân soâng, thì chuùng toâi xem noù nhö laø moät nhaùnh soâng giaû (nhaùnh soâng giaû laø nhaùnh soâng chæ coù moät maët caét) vaø maët caét treân nhaùnh soâng giaû ñoù noái vôùi nhaùnh soâng chính taïi moät hôïp löu (hôïp löu loaïi naøy laø hôïp löu coù 2 nhaùnh soâng thaät vaø moät hay nhieàu nhaùnh soâng giaû) nhö trong hình 2.2. Hôïp löu Ñieåm thaûi Nhaùnh soâng thaät Nhaùnh soâng thaät Vò trí ñieåm thaûi treân nhaùnh soâng Nhö vaäy taïi hôïp löu, nhaùnh giaû coù theå chaûy vaøo (coáng xaû thaûi, keânh xaû thaûi, …) khi ñoù Qñt > 0, vaø khi Qñt <0 töùc laø nhaùnh giaû ruùt nöôùc ra khoûi hôïp löu (bôm ruùt nöôùc cho daân sinh, noâng nghieäp hay coâng nghieäp, …). Nhöõng giaû thieát aùp duïng cho hôïp löu taïi nhaùnh giaû töông töï nhö hôïp löu bình thöôøng. Ta cuõng xem hôïp löu taïi nhaùnh giaû laø oâ chöùa nöôùc. Do ñoù, ta coù ñöôïc phöông trình caân baèng theå tích cho hôïp löu laø: (1.11) Trong ñoù Ahl : dieän tích hôïp löu taïi nhaùnh giaû. zhl : ñoä cao möïc nöôùc taïi hôïp löu taïi nhaùnh giaû. Caùch xaùc ñònh QVao hay Qra töông töï nhö caùch xaùc ñònh khi tính hôïp löu. Ñieàu kieän ban ñaàu vaø ñieàu kieän bieân lan truyeàn: Phöông trình lan truyeàn (1.12) laø phöông trình ñaïo haøm rieâng loaïi parabol. Ñeå giaûi phöông trình naøy cho moät nhaùnh soâng, caàn bieát giaù trò bieân taïi moãi ñaàu nhaùnh vaø giaù trò ban ñaàu taïi taát caû caùc maët caét. Ñieàu kieän ban ñaàu. AÙp ñaët giaù trò noàng ñoä ban ñaàu taïi taát caû caùc maët caét: C(x,0) =Ci (vôùi i= 1, 2, 3, …,N). Trong ñoù, N – soá maët caét trong nhaùnh. Ci, ñöôïc xaùc ñònh theo caùc phöông phaùp sau: - Caên cöù vaøo soá lieäu thöïc ño taïi moät soá traïm, cho tröôùc moät phaân boá noàng ñoä naøo ñoù döïa treân noäi suy tuyeán tính. - Döïa vaøo noàng ñoä bieân vaø ñieàu kieän thuyû löïc cuûa soâng, khôûi taïo noàng ñoä taïi caùc bieân xa nguoàn thaûi moät giaù trò raát nhoû (hay baèng 0), caùc giaù trò noàng ñoä taïi caùc maët caét khaùc ñöôïc noäi suy tuyeán tính. - Giaû söû noàng ñoä ban ñaàu cuûa caùc maët caét ñeàu baèng 0. Sau moät khoaûng thôøi gian tính, caùc noàng ñoä naøy seõ bò chi phoái bôûi noàng ñoä ôû bieân. Ñieàu kieän bieân. Xaùc ñònh ñieàu kieän bieân ôû cöûa soâng laø xaùc ñònh giaù trò cuûa noàng ñoä chaát trung bình qua maët caét ngang theo thôøi gian. Phuï thuoäc theo thôøi gian, chuùng ta coù nhieàu kieåu bieân nhö: - Giaù trò bieân phuï thuoäc vaøo moät haøm theo thôøi gian. - Giaù trò bieân ñöôïc ño theo töøng thôøi ñieåm. - Bieân coù giaù trò khoâng ñoåi theo thôøi gian (haèng soá). Bieân bieån ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Coù theå cho raèng, trong suoát khoaûng thôøi gian thuyû trieàu daâng leân, noàng ñoä bieân ôû cöûa soâng baèng vôùi noàng ñoä ño ñaïc ôû bieån. Trong khoaûng thôøi gian thuyû trieàu ruùt, noàng ñoä naøy ñöôïc chi phoái bôûi soâng, cuï theå laø bôûi noàng ñoä taïi caùc maët caét tröôùc ñoù veà phía thöôïng löu. Noàng ñoä naøy caàn ñöôïc tính toaùn. Vì raèng ôû cuoái khoaûng thôøi gian thuyû trieàu ruùt, noàng ñoä cuûa nöôùc chaûy ra khoû
Luận văn liên quan