Luận án tiến sĩ Hóa học Mô hình hóa sự thay đổi nồng độ oxi trong môi trường nước dưới tác động của lớp bùn đáy
Kế thừa và phát triển mô hình 2 đã được kiểm chứng trong phòng thí nghiệm, mô hình DO trong nghiên cứu này đã được thiết kế mở rộng để mô phỏng sự thay đổi của nồng độ DO theo độ sâu cho một số hồ trong môi trường tự nhiên. Trong đó, mô hình này đã tính đến ảnh hưởng của các yếu tố quan trọng như sự khuếch tán của oxi và chất hữu cơ, phản ứng tiêu thụ oxi bởi chất hữu cơ đại diện bởi BOD, nhu cầu oxi của lớp bùn đáy (SOD), sự trao đổi oxi ở ranh giới pha nước – không khí, tốc độ phát tán chất hữu cơ từ bùn vào nước Kết quả mô phỏng nồng độ DO theo độ sâu trong mỗi hồ tự nhiên (các hồ ở khu vực Hà Nội, Hòa Bình, và hai hồ trên thế giới) đều được so sánh và phân tích tương quan với số liệu đo thực địa (do nghiên cứu tự tiến hành đo đạc, hoặc thu thập số liệu đo đạc từ các tài liệu tham khảo đã công bố). Kết quả phân tích tương quan thu được hệ số xác định R2 dao động trong khoảng 0,93 đến 0,99 (hình 3.24- 3.25), chứng tỏ rằng mô hình toán học đã thiết kế có thể mô phỏng tương đối phù hợp xu hướng thay đổi của nồng độ DO theo độ sâu ở hồ tự nhiên
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án tiến sĩ Hóa học Mô hình hóa sự thay đổi nồng độ oxi trong môi trường nước dưới tác động của lớp bùn đáy, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ình toán học cần được bổ sung thêm các yếu
tố thiết yếu khác như: nhiệt độ, đối lưu, hệ sinh thái... bởi vì các yếu tố này cũng
góp phần gây ảnh hưởng đến sự biến đổi nồng độ DO trong nguồn nước tự nhiên.
Kết quả kiểm chứng của mô hình đã chứng tỏ khả năng áp dụng mô hình đó
trong thực tiễn nhằm mô phỏng sự biến đổi nồng độ DO. Cung cấp thêm một công
cụ cho lĩnh vực quản lý, dự báo chất lượng môi trường nước.
135
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU ĐÃ CÔNG BỐ
1. Mô hình hóa quá trình suy giảm oxi trong môi trường nước do dư lượng thức
ăn nuôi cá gây ra. Lê Minh Thành, Phạm Hồng Phong, Vũ Thị Thu Hà & Lê
Quốc Hùng. Tạp chí Hóa học, 2012, 50 (4B), 205-209.
2. Ảnh hưởng của cấu hình điện cực đến tính năng của cảm biến oxi tự chế tạo.
Lê Quốc Hùng, Phạm Thị Hải Yến, Vũ Phúc Hoàng, Phạm Thu Giang, Vũ
Thị Thu Hà, Phạm Hồng Phong, Nguyễn Hoàng Anh, Lê Quốc Long & Lê
Minh Thành. Tạp chí Hóa học, 2012, 50 (6), 742-746.
3. Bước đầu ứng dụng hệ đo đa kênh trong công nghệ xử lý nước thải và nuôi
cá lồng. Lê Quốc Hùng, Phạm Thị Hải Yến, Vũ Phúc Hoàng, Phạm Thu
Giang, Vũ Thị Thu Hà, Phạm Hồng Phong, Nguyễn Hoàng Anh, Lê Quốc
Long & Lê Minh Thành. Tạp chí Hóa học, 2012, 50 (6), 751-755.
4. Modeling dissolved oxygen in water affected by the sediment layer in the
bottom. Le Minh Thanh, Pham Hong Phong, Vu Thi Thu Ha & Le Quoc
Hung. Vietnam Journal of Chemistry, 2013, 51 (5), 556-561.
5. Mô hình hóa sự biến đổi nồng độ oxi trong môi trường nước do ảnh hưởng
bởi lớp bùn đáy. Lê Minh Thành, Phạm Hồng Phong & Lê Quốc Hùng. Tạp
chí Hóa học, 2014, 52 (1), 24-29.
6. Mô phỏng sự suy giảm nồng độ oxi hòa tan theo độ sâu hồ. Lê Minh Thành,
Phạm Hồng Phong & Lê Quốc Hùng. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường
niên trường Đại học Thủy lợi, 2014, 11/2014, 298-300.
7. Mô phỏng sự phân bố oxi hòa tan trong môi trường nước theo độ sâu. Lê
Minh Thành, Phạm Hồng Phong, Vũ Thị Thu Hà & Lê Quốc Hùng. Tạp chí
Hóa học, 2014, 52 (6A), 33-37.
8. Xây dựng cơ sở hóa lý và toán học để mô phỏng sự biến đổi oxi hòa tan
trong môi trường nước. Lê Minh Thành. Tuyển tập Hội nghị Khoa học
thường niên trường Đại học Thủy lợi, 2015, 11/2015, 298-300.
136
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Donald L. Kramer, Dissolved oxygen and fish behavior, Environmental
Biology of Fishes, 1987, 18 (2), 81-92.
2. U.S. Environmental Protection Agency, Volunteer Estuary Monitoring: A
Methods Manual, 2nd edition, 2006, 91-94.
3. Claude E. Boyd, Bottom Soils, Sediment, and Pond Aquaculture, Springer
Science & Business Media, 1995, 113-240.
4. Trương Quốc Phú & Trần Kim Tính, Thành phần hóa học của bùn đáy ao
nuôi cá tra, Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Cần Thơ, 2012, 22A, 290-
299.
5. Cynthia B. Price, Carl Cerco & Douglas Gunnison, Sediment Oxygen
Demand and Its Effects on Dissolved Oxygen Concentrations and Nutrient
Release; Initial Laboratory Studies, U.S. Army Corps of Engineers, 1994.
6. Wei-Bo Chen, Wen-Cheng Liu & Li-Ting Huang, Measurement of sediment
oxygen demand for modeling the dissolved oxygen distribution in a
Subalpine lake, International Journal of Physical Sciences, 2012, 7 (27),
5036-5048.
7. Makoto Higashino, Oxygen consumption by a sediment bed for stagnant
water: Comparison to SOD with fluid flow, Water Research, 2011, 45 (15),
4381-4389.
8. O.G. Palanna, Engineering Chemistry, Tata McGraw-Hill Education, 2009,
276-290.
9. Dilip Kumar, Fish culture in undrainable ponds: A manual for extension, In
FAO Fisheries Technical Papers, Vol. 325, Food and Agriculture
Organization, 1992, 9-17.
10. Brian A. Cox, Dynamic modelling of dissolved oxygen: A case-study for the
River Thames, Ph.D. thesis, University of Reading, 2002, 96-206.
11. Heinz G. Stefan & Xing Fang, Dissolved oxygen model for regional lake
analysis, Ecological Modelling, 1994, 71, 37-68.
12. Joanne M. Willey, Linda M. Sherwood & Christopher J. Woolverton,
Prescott, Harley, and Klein's Microbiology, 7th edition, McGraw-Hill Higher
Education, 2008, 1-167.
137
13. Lê Văn Cát, Đỗ Thị Hồng Nhung & Ngô Ngọc Cát, Nước nuôi thủy sản, chất
lượng và giải pháp cải thiện chất lượng, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006, 49-
111.
14. Harold Warner Streeter & Earle Bernard Phelps, A study of the pollution and
natural purification of the Ohio river. (III. Factors concerned in the
phenomena of oxidation and reaeration), Public Health Bulletin, 1925, 146,
5-66.
15. Donald J. O’Connor & Dominic M. Di Toro, Photosynthesis and Oxygen
Balance in Streams, Journal of the Sanitary Engineering Division, 1970, 96
(2), 547-571.
16. S. Chapra & D. Di Toro, Delta Method For Estimating Primary Production,
Respiration, And Reaeration In Streams, Journal of Environmental
Engineering, 1991, 117 (5), 640-655.
17. W. Snodgrass, Reaeration and Vertical Diffusion of Lake Oxygen, Journal of
Environmental Engineering, 1983, 109 (6), 1419-1423.
18. P. S. Liss & P. G. Slater, Flux of Gases across the Air-Sea Interface, Nature
Journal, 1974, 247 (5438), 181-184.
19. Werner Stumm & James J. Morgan, Aquatic chemistry: an introduction
emphasizing chemical equilibria in natural waters, 3rd edition, Wiley, 1995,
206-251.
20. Phương Thảo, Tầm quan trọng của oxi trong nuôi cá, Tạp chí Thương mại
Thủy sản, 2003, 158 (02/2013), 84-87.
21. Tara A. Macpherson, Sediment oxygen demand and biochemical oxygen
demand: patterns of oxygen depletion in tidal creek sites, M.S. thesis,
University of North Carolina at Wilmington, 2003, 1-21.
22. Steven C. Chapra, Surface Water-Quality Modeling, Waveland Press, 2008,
345-500.
23. Juan Carlos Correa-González, Ma del Carmen Chávez-Parga, José Apolinar
Cortés, et al., Photosynthesis, respiration and reaeration in a stream with
complex dissolved oxygen pattern and temperature dependence, Ecological
Modelling, 2014, 273 (0), 220-227.
24. Warren L. Webb, Michael Newton & Duane Starr, Carbon dioxide exchange
of Alnus rubra: a mathematical model, Oecologia, 1974, 17 (4), 281-291.
138
25. The Centre For Water Research, Computational Aquatic Ecosystem
Dynamics Model: CAEDYM Science Manual, Ver.3.2, The University of
Western Australia, 2013, 13-97.
26. Graham B. McBride, Simple calculation of daily photosynthesis by means of
five photosynthesis-light equations Limnology and Oceanography, 1992, 37
(8), 1796-1808.
27. A. Kowalczewski & T. J. Lack, Primary production and respiration of the
phytoplankton of the Rivers Thames and Kennet at Reading, Freshwater
Biology, 1971, 1 (2), 197-212.
28. Centre for Ecology & Hydrology, PC-QUASAR: Quality Simulation Along
Rivers, Ver.1.1, 1999, 42-84.
29. Steve Chapra, Greg Pelletier & Hua Tao, Users Manual for QUAL2K model,
U.S. Environmental Protection Agency, 2008, 21-77.
30. Claude E. Boyd & Craig S. Tucker, Pond Aquaculture Water Quality
Management, Springer Science & Business Media, 1998, 75-86.
31. Lopa Ghosh & G.N. Tiwari, Computer modeling of dissolved oxygen
performance in greenhouse fishpond: An experimental validation,
International Journal of Agricultural Research, 2008, 3 (2), 83-97.
32. Thư viện Học liệu mở Việt Nam, Sự nhiễm bẩn nguồn nước, quá trình tự
làm sạch của nước nguồn [online], 2013, Quỹ Việt Nam,
[Access:02/01/2014], Address:
33. G. L. David, Analytical Chemistry, Universities Press, 2001, 180-181.
34. Robert V. Thomann, Recent results from a mathematical model of water
pollution control in the Delaware Estuary, Water Resources Research, 1965,
1 (3), 349-359.
35. D. Bhargava, Most Rapid BOD Assimilation in Ganga and Yamuna Rivers,
Journal of Environmental Engineering, 1983, 109 (1), 174-188.
36. James C. Young & John W. Clark, Second order equation for BOD, Journal
of the Sanitary Engineering Division Proceedings of the American Society of
Civil Engineers, 1965, 91 (SA1), 43-57.
37. Donald Dean Adrian & Thomas G. Sanders, Oxygen sag equation for
second-order BOD decay, Water Research, 1998, 32 (3), 840-848.
139
38. Tadeusz Siwiec, Lidia Kiedryńska, Klaudia Abramowicz, et al., BOD
measuring and modelling methods - review, Annals of Warsaw University of
Life Sciences, 2012, 43 (2), 143-153.
39. J. Hewitt, J. V. Hunter & D. Lockwood, A multiorder approach to BOD
kinetics, Water Res., 1979, 13 (3), 325-329.
40. E. Roider, D. Adrian, T. Sanders, et al., Small Multiorder BOD Reactions in
Oxygen Sag Models, Journal of Environmental Engineering, 2008, 134 (7),
582-584.
41. Donald Dean Adrian, Thomas G. Sanders & Emerald M. Roider, Oxygen sag
equation for three halves order BOD reaction, Journal of the American
Water Resources Association, 1999, 35 (5), 1191-1200.
42. Michael Jason Todd, Instream swamps and their effect on dissolved oxygen
dynamics within blackwater streams of the Georgia Coastal Plain, Ph.D
thesis, University of Georgia, 2008, 8-9.
43. Nancy Martin, Preston McEachern, Tong Yu, et al., Model development for
prediction and mitigation of dissolved oxygen sags in the Athabasca River,
Canada, Science of The Total Environment, 2013, 443 (0), 403-412.
44. Xing Fang & Heinz G. Stefan, Simulations of climate effects on water
temperature, dissolved oxygen, and ice and snow covers in lakes of the
contiguous United States under past and future climate scenarios, Limnology
and Oceanography, 2009, 54 (6), 2359–2370.
45. V. A. Bell, D. G. George, R. J. Moore, et al., Using a 1-D mixing model to
simulate the vertical flux of heat and oxygen in a lake subject to episodic
mixing, Ecological Modelling, 2006, 190 (1–2), 41-54.
46. Vassilis Z. Antonopoulos & Soultana K. Gianniou, Simulation of water
temperature and dissolved oxygen distribution in Lake Vegoritis, Greece,
Ecological Modelling, 2003, 160 (1–2), 39-53.
47. Derick G. Brown, Dissolved Oxygen Analysis of a Stream with Point
Sources, Princeton University, 1994, 5-15.
48. Brian A. Cox, A review of currently available in-stream water-quality
models and their applicability for simulating dissolved oxygen in lowland
rivers, Science of The Total Environment, 2003, 314–316 (0), 335-377.
49. K. W. Chau, Field measurements of SOD and sediment nutrient fluxes in a
land-locked embayment in Hong Kong, Advances in Environmental
Research, 2002, 6 (2), 135-142.
140
50. Carl W. Chen & Gerald T. Orlob, 12 - Ecologic Simulation for Aquatic
Environments, In Systems Analysis and Simulation in Ecology, Bernard C.
Patten, Ed. Academic Press, 1975, 475-588.
51. George L. Bowie, William B. Mills, Donard B. Porcella, et al., Rates
Constants and Kinetics Formulations in Surface Water Quality Modeling
(second edition), 600/3-85/040, U.S. Environmental Protection Agency,
1985, 90-405.
52. Yoshiyuki Nakamura, The Role of Diffusive Boundary Layer in Oxygen
Consumption by Sediment, Journal of Japan Society on Water Environment,
1993, 16 (10), 732-741, (in Japanese).
53. Khaled Zaher Abdalla & Gina Hammam, Correlation between Biochemical
Oxygen Demand and Chemical Oxygen Demand for Various Wastewater
Treatment Plants in Egypt to Obtain the Biodegradability Indices,
International Journal of Sciences: Basic and Applied Research, 2014, 13 (1),
42-48.
54. Ting Yang, Lixian Zhang, Aijie Wang, et al., Fuzzy modeling approach to
predictions of chemical oxygen demand in activated sludge processes,
Information Sciences, 2013, 235 (0), 55-64.
55. Prabir Ghosh, A.N. Samanta & S. Ray, Kinetics based on mechanism of
COD reduction for industrial effluent in fenton process, International
Journal of Chemical Technology, 2011, 3, 26-36.
56. Brian A. Cox, A review of dissolved oxygen modelling techniques for
lowland rivers, Science of The Total Environment, 2003, 314–316 (0), 303-
334.
57. Robert V. Thomann & John A. Mueller, Principles of Surface Water Quality
Modeling and Control, Harper & Row, 1987, 173-480.
58. Bùi Tá Long, Mô hình hóa môi trường, NXB ĐHQG TP.HCM, 2008, 166-
253.
59. P. G. Whitehead, R. J. Williams & D. R. Lewis, Quality simulation along
river systems (QUASAR): model theory and development, Science of The
Total Environment, 1997, 194–195 (0), 447-456.
60. W. Rauch, M. Henze, L. Koncsos, et al., River water quality modelling: I.
state of the art, Water Science and Technology, 1998, 38 (11), 237-244.
61. Vahid Zahraeifard & Zhiqiang Deng, Modeling sediment resuspension-
induced DO variation in fine-grained streams, Science of The Total
Environment, 2012, 441 (0), 176-181.
141
62. Elin Almroth-Rosell, Anders Tengberg, Sara Andersson, et al., Effects of
simulated natural and massive resuspension on benthic oxygen, nutrient and
dissolved inorganic carbon fluxes in Loch Creran, Scotland, Journal of Sea
Research, 2012, 72 (0), 38-48.
63. D. Motta, J. Abad & M. García, Modeling Framework for Organic Sediment
Resuspension and Oxygen Demand: Case of Bubbly Creek in Chicago,
Journal of Environmental Engineering, 2010, 136 (9), 952-964.
64. Hou Ranjie & Li Huimin, Modelling of BOD-DO dynamics in an ice-
covered river in Northern China, Water Res, 1987, 21 (3), 247-251.
65. Sheila F. Murphy, General Information on Dissolved Oxygen [online], 2007,
City of Boulder/USGS Water Quality Monitoring, [Access:09/11/2014],
Address:
66. Gary Nichols, Sedimentology and Stratigraphy, 2nd edition, John Wiley &
Sons, 2009, 5-27.
67. L. E. Sommers, Chemical Composition of Sewage Sludges and Analysis of
Their Potential Use as Fertilizers1, J. Environ. Qual., 1977, 6 (2), 225-232.
68. Junjie Tao, Shoulin Wu, Linbo Sun, et al., Composition of Waste Sludge
from Municipal Wastewater Treatment Plant, Procedia Environmental
Sciences, 2012, 12, Part B (0), 964-971.
69. Nguyễn Thế Đặng, Đặng Văn Minh & Nguyễn Thế Hùng, Vật lý đất, Nhà
xuất bản Nông nghiệp, 2007, 7-92.
70. Daniel Hillel, Introduction to Environmental Soil Physics, Academic Press,
2003, 3-55.
71. David A. Chin, Water-Quality Engineering in Natural Systems: Fate and
Transport Processes in the Water Environment, 2nd edition, John Wiley &
Sons, Inc., 2013, 27-134,387-404.
72. Scott A. Socolofsky & Gerhard H. Jirka, Special Topics in Mixing and
Transport Processes in the Environment, Texas A&M University; University
of Karlsruhe, 2005, 95-102.
73. M. Benedini & G. Tsakiris, Water Quality Modelling for Rivers and Streams,
Vol. 70, Springer, 2013, 11-84.
74. Alan Jeffrey & Hui Hui Dai, Handbook of Mathematical Formulas and
Integrals, 4th edition, Academic Press, 2008, 447-473.
142
75. COMSOL Inc., Comsol Multiphysics User's Guide and Reference Guide,
Ver.4.2, Sweden, 2011, 736-827; 404-432.
76. E. J. Theriault, The dissolved oxygen demand of polluted waters, Bulletin
173, Washington DC, 1927, 110-189.
77. H. W. Streeter, Measures of Natural Oxidation in Polluted Streams. I. The
Oxygen Demand Factor, Sewage Works Journal, 1935, 7 (2), 251-279.
78. Charles G. Gunnerson & Thomas E. Bailey, Oxygen Relationships in the
Sacramento River, Journal of the Sanitary Engineering Division, 1963, 89
(4), 95-126.
79. M. Fair Gordon, The Dissolved Oxygen Sag: An Analysis, Sewage Works
Journal, 1939, 11 (3), 445-461.
80. D. J. O'Connor, Oxygen balance of an estuary, Journal of the Sanitary
Engineering Division, 1960, 86 (SA3), 33-56.
81. Robert V. Thomann, Mathematical model for dissolved oxygen, Journal of
the Sanitary Engineering Division, 1963, 89 (SA5), 1-30.
82. Harold E. Orford & William T. Ingram, Deoxygenation of Sewage. 1.Critical
Review of the Monomolecular Formula, Sewage and Industrial Wastes,
1953, 25 (4), 419-434.
83. Wen-Hsiung Li, Effects of Dispersion on DO-Sag in Uniform Flow, Journal
of the Sanitary Engineering Division, 1972, 98 (1), 169-182.
84. R.V. Thomann, Systems analysis and water quality management, McGraw-
Hill, 1974, 140-141.
85. Danish Hydraulic Institute, MIKE 11: A Modelling System for Rivers and
Channels - User Guide, MIKE by DHI, Denmark, 2014, 389-434.
86. Tejal A. Gholkar, Modeling the Effects of Low Flow Augmentation by
Discharge from a Wastewater Treatment Plant on Dissolved Oxygen
Concentration in Leon Creek, San Antonio, Texas., M.S. thesis, Texas Water
Resources Institute - Texas A&M University, 2000, 7-21.
87. Qinggai Wang, Shibei Li, Peng Jia, et al., A Review of Surface Water
Quality Models, The Scientific World Journal, 2013, 2013, 1-7.
88. Husnain Haider, Waris Al & Sajjad Haydar, A review of dissolved oxygen
and biochemical oxygen demand models for large rivers, Pakistan Journal of
Engineering and Applied Sciences, 2013, 12 (1), 127-142.
143
89. Jagjit Kaur, Gopi Jaligama, Joseph F. Atkinson, et al., Modeling Dissolved
Oxygen in a Dredged Lake Erie Tributary, Journal of Great Lakes Research,
2007, 33 (1), 62-82.
90. Hongliang Wang, Jia Yuan & Jannik Herskin, Modeling of dissolved oxygen
concentration in Sønderup river in Denmark, Environmental Informatics
Archives, 2003, 1, 254-260.
91. Nguyễn Tất Đắc, Mô hình toán cho dòng chảy và chất lượng nước trên hệ
thống kênh sông, NXB Nông nghiệp TP.HCM, 2005, 128-149.
92. Bùi Tá Long, Envim 2011 & Hướng dẫn sử dụng, Việt Nam, 2011, 17-21.
93. Hoàng Dương Tùng, Sử dụng công cụ toán học đánh giá khả năng chịu tải ô
nhiễm Hồ Tây làm cơ sở xây dựng kế hoạch bảo vệ và phát triển Hồ Tây
trong tương lai, Luận án Tiến sĩ Khoa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội,
2004, 5-62.
94. Lê Quý An, Phan Huy Chi & Phạm Thị Thu Hương, Nghiên cứu vận dụng
mô hình toán trong việc lập quy hoạch vùng đồng bằng sông Hồng 2001-
2010, Bộ KHCN - Trung tâm Nghiên cứu Phát triển vùng, 2005, 4-18.
95. Nguyễn Thị Vân Hà, Trần Quỳnh, Vũ Như & Satoshi Takizawa, Nghiên cứu
áp dụng mô hình WASP mô phỏng chất lượng nước hồ Dầu Tiếng, Tạp chí
Phát triển Khoa học & Công nghệ - ĐHQG TP.HCM, 2009, 12 (2), 05-16.
96. Nguyễn Minh Lâm, Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải và đề xuất các
giải pháp bảo vệ chất lượng nước sông Vàm Cỏ Đông, Luận án Tiến sĩ Kỹ
thuật, Viện Môi trường & Tài nguyên, ĐHQG TP.HCM, 2013, 8-70.
97. Phạm Phú Lâm, Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 và Mike 21 trong
mô phỏng chất lượng nước sông Cầu Trắng - Đà Nẵng, Tuyển tập Báo cáo
Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng, 2012,
1-6.
98. Prakash R. Kannel, Sushil R. Kanel, Seockheon Lee, et al., A Review of
Public Domain Water Quality Models for Simulating Dissolved Oxygen in
Rivers and Streams, Environmental Modeling & Assessment, 2011, 16 (2),
183-204.
99. U.S. Environmental Protection Agency, River and Stream Water Quality
Model (QUAL2K) [online], 2014, [Access:04/10/2014], Address:
100. U.S. Environmental Protection Agency, Water Quality Analysis Simulation
Program (WASP) [online], 2014, [Access:04/10/2014], Address:
144
101. U.S. Environmental Protection Agency, Better Assessment Science
Integrating point & Non-point Sources [online], 2014, [Access:05/10/2014],
Address:
102. Dynamic Solutions International, User's Manual for EFDC Explorer,
Ver.7.1, 2014, 61-84.
103. Jerald L. Schnoor, Environmental Modeling: Fate and Transport of
Pollutants in Water, Air, and Soil, 1st edition, John Wiley & Sons,
Incorporated, 1996, 70-230.
104. J.P. Bennett & R.E. Rathbun, Reaeration in open-channel flow, U.S.
Government Printing Office, 1972, 22-29.
105. Lê Minh Thành, Phạm Hồng Phong & Lê Quốc Hùng, Mô hình hóa sự biến
đổi nồng độ oxy trong môi trường nước do ảnh hưởng bởi lớp bùn đáy, Tạp
chí Hóa học, 2014, 52 (1), 24-29.
106. Thanh M. Le, Phong H. Pham, Ha T.T. Vu, et al., Modeling dissolved
oxygen in water affected by sediment layer in the bottom, Vietnam Journal
of Chemistry, 2013, 51 (5), 556-561.
107. Lê Minh Thành, Phạm Hồng Phong & Lê Quốc Hùng, Mô phỏng sự suy
giảm nồng độ oxi hòa tan theo độ sâu hồ, Tuyển tập Hội nghị Khoa học
thường niên trường Đại học Thủy Lợi, 2014, 11/2014, 298-300.
108. X. Fang & H. Stefan, Interaction between Oxygen Transfer Mechanisms in
Lake Models, Journal of Environmental Engineering, 1995, 121 (6), 447-
454.
109. E. R. Holley, Oxygen transfer at the air-water interface, Transport Processes
in. Lakes and Oceans, New York, 1977, Plenum, 117-150.
110. Lê Minh Thành, Phạm Hồng Phong, Vũ Thị Thu Hà, et al., Mô phỏng sự
phân bố oxi hòa tan trong môi trường nước theo độ sâu, Tạp chí Hóa học,
2014, 52 (6A), 33-37.
111. HORIBA, Multi-parameter Water Quality Meters U-50 series, Ver.U50,
Horiba, Ltd., 2013, 4-6.
112. Ahmet Arca, The design and optimisation of nanophotonic devices using the
Finite Element Method, Ph.D thesis, University of Nottingham, 2010, 50-55.
113. S.E. Jorgensen & M.J. Gromiec, Mathematical Submodels in Water Quality
Systems, Vol. 14 of Developments in Environmental Modelling, Elsevier,
1989, 13-14.
145
114. Anna Cathey, Calibration, Validation, and Sensitivity Analysis of Georgia
DoSag: An In-Stream Dissolved Oxygen Model, Ph.D. thesis, University of
Florida, 2005, 14-111.
115. U.S. Environmental Protection Agency, Risk Assessment Guidance for
Superfund, Part A: Process for Conducting Probabilistic Risk Assessment,
Vol. III, Washington DC, 2001, 13-17.
116. Andrea Saltelli, Marco Ratto, Stefano Tarantola, et al., Sensitivity Analysis
for Chemical Models, Chemical Reviews, 2005, 105 (7), 2811-2828.
117. Bernard Paul Boudreau & Bo Barker Jørgensen, The Benthic Boundary
Layer: Transport Processes and Biogeochemistry, Oxford University Press,
2001, 4-170,348-374.
118. Makoto Higashino, Charles J. Gantzer & Heinz G. Stefan, Unsteady
diffusional mass transfer at the sediment/water interface: Theory and
significance for SOD measurement, Water Research, 2004, 38 (1), 1-12.
119. F.M. Abdelrasoul, A comparative study of the BOD rate constant of
industrial wastewater and sewage, Sixth International Water Technology
Conference, Egypt, Alexandria University, 2001.
120. Makoto Higashino & Heinz G. Stefan, Dissolved Oxygen Demand at the
Sediment-Water Interface of a Stream: Near-Bed Turbulence and Pore Water
Flow Effects, Journal of Environmental Engineering, 2011, 137 (7), 531-
540.
121. Phạm Ngọc Dũng & Bùi Tá Long, Tính toán mô phỏng lan truyền chất sử
dụng phần mềm ANSYS, Tuyển tập Hội nghị Khoa học Công nghệ, Trường
Đại học Bách khoa TP.HCM, 2010, 1-6.
122. F. A. Kilpatrick, R.E. Rathbun, Nobuhiro Yotsukura, et al., Determination of
Stream Reaeration Coefficients by Use of Tracers, A18, U.S. Geological
Survey, 1989, 37-45.
123. Robert Richard Walker, Modelling Sediment Oxygen Demand in Lakes,
M.S. thesis, McMaster University, 1980, 4-164.
124. Wei Xing, Min Yin, Qing Lv, et al., Chapter 1 - Oxygen Solubility,
Diffusion Coefficient, and Solution Viscosity, In Rotating Electrode
Methods and Oxygen Reduction Electrocatalysts, Elsevier, Amsterdam,
2014, 1-31.
125. Kansas Department of Health and Environment, Verdigris basin total
maximum daily load: Toronto lake, water quality impairment, eutrophication
bundled with siltation and dissolved oxygen, 2009, 19-27.
146
126. Nevada Division of Environmental Protection, Lake Las Vegas Water
Quality Monitoring Report, 2009, 9-12.
127. Oklahoma Water Resources Board, Lake Thunderbird Water Quality 2009-
2013, 2013, 17-21.
128. Sarah Roley, Lewis Lake Environmental Assessment, University of
Minnesota, 2005, 14-15.
129. Utah Division of Water Quality, Tony Grove Reservoir - Limnological
Assessment of Water Quality, 2008, 14-15.
130. Hannah Elizabeth Pinchin, Investigations on The Feasibility of Using
Phytoremediation for Treatment of Hydrocarbon Contaminated Sediments at
Horsea Lagoon, Ph.D thesis, University of Portsmouth, 2012, 66-76.
131. Bruce A. Ackerman & James Sawyer, The Uncertain Search for
Environmental Policy, University of Pennsylvania, 1972, 498-503.
132. G. Jolankai & Unesco, Basic river water quality models. Computer aided
learning programme on water quality modelling, Ver.1.1, UNESCO, 1997, 5-
50.
133. Jose M. Gundelach & Jorge E. Castillo, Natural Stream Purification under
Anaerobic Conditions, Journal (Water Pollution Control Federation), 1976,
48 (7), 1753-1758.
134. John D. Parkhurst & Richard D. Pomeroy, Oxygen Absorption in Streams,
Journal of the Sanitary Engineering Division, 1972, 98 (1), 101-124.
135. G.A. Korn & T.M. Korn, Mathematical Handbook for Scientists and
Engineers: Definitions, Theorems, and Formulas for Reference and Review,
Dover Publications, 2000, 157-158.
147
PHỤ LỤC
PL.1 Một số mô hình toán học của oxi hòa tan theo lịch sử
Năm 1925, Streeter và Phelps được coi là những người tiên phong đưa ra mô
hình chất lượng nước, áp dụng cho thông số DO và BOD trên cho dòng sông Ohio
(Mỹ) [14], có dạng:
DOdef 1 BOD 2 DOdef
C
k C k C
t
(PL.1)
BOD 1 BOD
C
k C
t
(PL.2)
với, DOdef DOsat DO= C CC ; trong đó CDOdef là lượng oxi thiếu hụt so với lượng bão hòa
(mg/L).
Năm 1960, tác giả O'Connor đưa ra mô hình DO-BOD ở trạng thái dừng có
dạng như sau [80]:
2 2
DO DO DO
1 1 1 BOD2 2
0
y z y
C C C
D D v k C
y z y
(PL.3)
2
BOD BOD
2y 1 BOD2
0
y
C C
D v k C
y y
(PL.4)
với, D1y, D1z là hệ số khuếch tán của DO theo trục Oy, Oz (m/s
2); vy là tốc độ dòng
chảy theo hướng Oy (m/s) (hình PL.1).
Hình PL.1. Tọa độ Oyz trong mô hình của O’Connor
Tiếp sau đó, Thomann (1963) đưa ra mô hình chất lượng nước áp dụng cho
cửa sông Delaware, bằng cách chia một cửa sông cần tính thành nhiều khối, được
148
đánh số từ (1, 2, 3, ..., i, i+1, ...n). Khi đó phương trình tính toán cho thông số DO
và BOD của một khối i bất kỳ, có dạng như sau [34, 81, 131]:
DO,
1, 1, DO, 1 1, DO, , 1 , 1 DO, , 1 DO, 1
1, DO, 1 DO, , 1 DO, 1 DO, 2 DOsat, DO, 1 BOD,
(1 ) (1 )
( ) ( ) ( )
i
i i i i i i i i i i i i i i i i i
i i i i i i i i i i i i i i i i
C
V Q e C e C Q e C e C
t
E C C E C C V k C C k C V R
(PL.5)
BOD,
1, 1, BOD, 1 1, BOD, , 1 , 1 BOD, , 1 BOD, 1
1, BOD, 1 BOD, , 1 BOD, 1 BOD, 1 BOD,
(1 ) (1 )
( ) ( )
i
i i i i i i i i i i i i i i i i i
i i i i i i i i i i i i
C
V Q e C e C Q e C e C
t
E C C E C C k C V F
(PL.6)
trong đó các đại lượng đều xét trong khối thứ i, với Vi là thể tích (L); Qi là tổng lưu
lượng (L/s); ei là tham số trộn lẫn của thủy triều (không có đơn vị đo); Ei là hệ số
trao đổi xoáy (L/s); Fi là lượng BOD khuếch tán vào (mg/s); Ri đại diện cho nguồn
sinh hoặc nguồn tiêu thụ DO khác (mg/s).
Cũng trong năm 1963, Camp mở rộng mô hình của Streeter - Phelps [104,
132], đưa ra phương trình có dạng:
DO 1 BOD 2 DOsat DO DOpho
C
k C k C C v
t
(PL.7)
BOD 1 3 BOD BODsed( )
C
k k C v
t
(PL.8)
với, vDOpho là tốc độ oxi được thêm vào nước nhờ quá trình quang hợp của thực vật
thủy sinh (mg L-1 s-1); k3 là hằng số tốc độ lắng đọng thụ chất hữu cơ xuống bùn đáy
(1/s); vBODsed là tốc độ khuếch tán chất hữu cơ từ lớp bùn đáy vào nước (mg L
-1 s-1).
Đến năm 1965, Young và Clark đã cho rằng BOD phản ứng theo cơ chế
động học bậc hai [36, 37]:
* 2DO 2 DOsat DO 1 BOD( )
C
k C C k C
t
(PL.9)
* 2BOD 1 BOD
C
k C
t
(PL.10)
với, *1k là hằng số tốc độ phản ứng tiêu thụ DO bởi chất hữu cơ (L mg
-1 s-1) theo
phương trình bậc hai.
149
Gundelach & Castillo (1976) đã đưa ra mô hình cho DO và BOD, trong đó
có tính đến tác động của khuếch tán và đối lưu trong dòng nước, và xét bài toán ở
trạng thái dừng [133]:
2
DOdef DOdef
1 1 BOD 2 DOdef DOpho2
0
C C
D v k C k C v
x x
(PL.11)
2
BOD BOD
1 1 3 BOD BODsed2
0 ( )
C C
D v k k C v
x x
(PL.12)
(khi chất hữu cơ bị oxi hóa sinh học trong điều kiện hiếu khí)
2
BOD BOD
1 2 DOsat 3 BOD DOpho2
0
C C
D v k C k C v
x x
(PL.13)
(khi chất hữu cơ bị oxi hóa sinh học trong điều kiện yếm khí)
Hewitt và cộng sự (1979), đã đưa ra một dạng tổng quát của phương trình
mô phỏng sự biến đổi giá trị BOD như sau [39]:
** nBOD 1 BOD
C
k C
t
(PL.14)
với, **1k là tốc độ phản ứng tiêu thụ DO bởi chất hữu cơ (L
(n-1).mg(1-n).s-1); n là bậc
của phản ứng tiêu thụ chất hữu cơ bởi DO, giá trị này có khoảng dao động từ 1-4.
Bhargava, vào năm 1983, áp dụng cho sông Ganga và Yamuna (Ấn Độ) đã
sử dụng phương trình có dạng đơn giản như sau:
DO 2 DOdef
C
k C
t
(PL.15)
BOD 1 BOD
C
k C
t
(PL.16)
Thomann và Mueller (1987) sử dụng phương trình có dạng [10]:
DO 1 BODC
C
k
t
(PL.17)
BOD BOD 1 3 BOD 4 BOD,Alg
C C
( ) C Cxv k k k
t x
(PL.18)
với, vx là vận tốc dòng nước theo phương Ox (m/s); k4 là hằng số tốc độ quá trình
tăng cường chất hữu cơ do tảo chết sinh ra (1/s); CBODAlg là lượng chất hữu cơ tăng
cường do tảo chết sinh ra (mg/L).
150
PL.2 Các dạng phương trình tham khảo tính hằng số k2
Các nghiên cứu về trao đổi oxi tại ranh giới pha nước - không khí thường
đưa ra các phương trình mô tả k2 dưới nhiều điều kiện khác nhau, một cách tổng
quát có thể thấy giá trị của k2 phụ thuộc vào các yếu tố: (1) điều kiện thủy lực của
môi trường nước (vận tốc dòng chảy); (2) đặc tính của nước (độ nhớt động học, hệ
số khuếch tán phân tử của oxi); (3) đặc tính của không khí phía trên (tốc độ gió, áp
suất khí quyển); (4) nhiệt độ môi trường không khí và nước [10, 109]. Với các
nguồn nước có dòng chảy (như sông, suối...) các nghiên cứu xác định k2 cho thấy
mỗi giả thuyết và thực nghiệm dựa trên nghiên cứu của Streeter-Phelps lại đưa ra
một phương pháp ước lượng tham số k2 khác nhau, và dạng công thức tổng quát của
k2 trong các nghiên cứu là:
b
2 c
a v
k
h
(PL.19)
Với nguồn nước không có dòng chảy (nguồn nước tĩnh như ao, hồ...) biểu thức của
k2 phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ gió:
c2 a + bk V (PL.20)
với, v là vận tốc dòng chảy (m/s); h là độ sâu môi trường nước (m); V là tốc độ gió
(m/s); a, b, c là các hằng số thực nghiệm phụ thuộc vào các điều kiện vật lý, thủy
lực của nguồn nước.
Cũng cần chú ý rằng, mặc dù các tài liệu đã đưa ra khá nhiều công thức về sự
trao đổi khí oxi tại ranh giới pha nước – không khí nhưng các công thức này ít khi
cho chung một kết quả tính (Parkhurst, 1972) [134], do vậy để đảm bảo giá trị k2 khi
sử dụng là chính xác, một vài công thức tính k2 từ các công bố gốc, được trình bày
chi tiết trong các bảng PL.1 và PL.2 cũng đã được kiểm tra lại trong luận án này.
151
Bảng PL.1. Một vài phương trình dự đoán k2 trong sông, suối
Hệ áp
dụng
Phương trình Điều kiện áp dụng Tham khảo
1) Kênh,
mương
0,25
( 20)
2 1,25
11,057 1,016 T
S
k
h
V=0,06÷1,28
h=0,27÷11,28
S=0,027÷3,6
Ka20=0,04÷11,1
O’Connor &
Dobbins
(1958)
2) Sông
lớn
0,969
( 20)
2 1,673
5,0140 1,0241 T
V
k
h
Q=27÷489
V=0,56÷1,52
h=0,65÷3,48
S=0,126÷2,35
Ka20=0,52÷12,8
Churchill, et
al. (1962)
3) Kênh,
mương
lớn
0,408
(20 )
2 0,66
68,4 1,0241 T
E
k
h
V=0,07÷0,65
h=0,02÷0,06
S=0,75÷41
Ka20=24÷265
Krenkel &
Orlob (1962)
4) Suối
nhỏ
0,73
( 20)
2 1,75
6,9152 1,0241 T
V
k
h
Q=0,08÷1,03
V=0,04÷0,56
h=0,12÷0,74
S=0,156÷10,6
Ka20=0,71÷113
Owens, et al.
(1964)
5) Suối
lớn, hồ
bơi
0,524
2 0,242
517
V S
k
Q
0,528
2 0,136
596
V S
k
Q
0,313
2 0,353
88
V S
k
h
0,333
2 0,66 0,243
142
V S
k
h W
Q ≤ 0.556 m3/s,
hồ bơi và máng
suối.
Q > 0.556 m3/s,
hồ bơi và máng
suối.
Q ≤ 0.556 m3/s,
kênh có kiểm
soát.
Q > 0.556 m3/s,
kênh có kiểm
soát.
Q=0,0028÷210
V=0,003÷1,83
h=0,00457÷3,05
S=0,01–60
Melching &
Flores (1999)
Chú thích: Q = Lưu lượng nước (m3/s); V = Vận tốc gió (m/s); h = Độ sâu
môi trường nước (m); S = Độ dốc (m/1000m); Ka20 (1/ngày).
152
Bảng PL.2. Một vài phương trình dự đoán k2 cho ao, hồ, đầm
STT Phương trình Điều kiện áp dụng Tham khảo
1
9
2
86,4 10
200 60
D
k
V
Chen et al.
(1976)
2
2 0,362k V
2
2 0,0277k V
với 0 ≤ V ≤ 0,55 m/s
với V > 0,55 m/s
Banks (1975)
3 2k a b V
a = 1,38.10-5 ÷ 2,78.10-6 (m/s)
b = 10-6 ÷ 10-5 (1/m)
Baca & Arnett
(1976)
4 22k a b V
a = 0,64 (m/day)
b = 0,128 (s2.m-2.day-1)
Smith (1978)
5 102
V
k
h
α=0,2 và β=1,0 với V10≤3,5 (m/s)
α=0,057 và β=2,0 với V10>3,5 (m/s)
Gelda et al.
(1996)
Chú thích: D là hệ số khuếch tán phân tử (m2/s).
PL.3 Các toán tử thường gặp trong phương trình PDE
3.1 Toán tử Nabla
Còn gọi là toán tử del, kí hiệu , là một vectơ của các đạo hàm riêng phần.
Xét trong tọa độ Descartes ba chiều Oxyz, toán tử này có dạng sau [135]:
, , i j k
x y z x y z
(PL.21)
Hoặc i j k
x y z
(PL.22)
Toán tử này thường được sử dụng như một dạng rút gọn để đơn giản hóa các
biểu thức toán học dài, như các toán tử Gradient, Divergence, Laplace
3.2 Toán tử Gradient
Kí hiệu grad hoặc u (với u là hàm vô hướng, u = u(x,y,z)), là một toán tử
biểu diễn hướng thay đổi nhanh nhất của trường với độ lớn tương ứng, toán tử này
chuyển một trường vô hướng thành một trường vector .
Xét trong tọa độ Descartes với hàm số u vô hướng, toán tử này có dạng
[135]:
153
grad
u u u
u u i j k
x y z
(PL.23)
3.3 Toán tử Divergence
Kí hiệu div hoặc , là một toán tử đo mức độ phát ra hay thu vào của
trường vectơ tại một điểm cho trước, toán tử này chuyển một trường vectơ hướng
thành một trường vô hướng, nói cách khác div của một trường vectơ sẽ là một hàm
số thực có thể âm hay dương.
Xét trong tọa độ Descartes với hàm số u, toán tử này có dạng [135]:
dif
u u u
u u
x y z
(PL.24)
Như vậy khi viết D u có nghĩa là:
u u u u u u
D u D D D
x x y y z z
(PL.25)
Và viết v u có nghĩa là:
u u u
v u v v v
x y z
(PL.26)
3.4 Toán tử Laplace
Được kí hiệu là hoặc 2 , là một toán tử vi phân bậc hai, còn được định
nghĩa như là div ( . ) của gradient ( u ) của hàm số u.
Xét trong tọa độ Descartes với hàm số u, toán tử này có dạng [135]:
2 2 2
2
2 2 2
u u u
u u u
x y z
(PL.27)
PL.4 Quy trình thực hiện giải số hệ phương trình PDE bằng phần mềm
Comsol Multiphysics
Các mô hình đã nêu trong luận án hầu hết sử dụng phương trình hoặc hệ
phương trình PDE phi tuyến. Do đó trong phần phụ lục này sẽ giới thiệu quy trình
thực hiện giải các hệ phương trình đó với module sử dụng là dạng Phương trình
tổng quát (general form) như đã giới thiệu trong phần 1.3.3.
154
Để có thể hiểu rõ hơn quy trình nhập các phương trình vào phần mềm
Comsol, phần sau đây sẽ giả định các thông tin cần có của một bài toán biên bất kỳ
tương tự như với các mô hình 1-4, bao gồm:
o Hệ phương trình cần giải là:
2 2 2
*DO DO DO DO
1 1 DO BOD2 2 2
2 2 2
*BOD BOD BOD BOD
2 1 DO BOD2 2 2
C C C C
D k C C
t x y z
C C C C
D k C C
t x y z
(PL.28)
o Các điều kiện ban đầu là:
BOD, 0tC CBODo, DO, 0tC CDOo (PL.29)
o Các điều kiện biên là:
Ranh giới nước – không khí:
*DO 2 DOsat DO
0
BOD
0
0
z
z
C
k C C
n
C
n
(PL.30)
Mặt bên:
DO
BOD
0
0
maët beân
maët beân
C
n
C
n
(PL.31)
Ranh giới bùn – nước:
* ( 20)DO
3 s sed
*BOD
rese BODsed BOD
T
z h
z h
C
k S
n
C
k C C
n
(PL.32)
o Miền khảo sát của hệ như được mô tả trong hình PL.2:
155
Hình PL.2. Miền khảo sát giả định
o Các thông số cần nhập như được biểu diễn trong bảng PL.3:
Bảng PL.3. Giá trị các tham số và hệ số giả định
Tham số, hệ số Giá trị lựa chọn Đơn vị
CBODo 6 mg/L
CBODsed 500 mg/L
CDOo 7 mg/L
CDOsat 8 mg/L
D1 1,0 × 10
-6 m2/s
D2 0,5 × 10
-6 m2/s
k1
* 1,0 × 10-6 L mg-1 s-1
k2
* 1,0 × 101 m-1
k3
* 1,0 × 101 mg L-1 m-3
krese 1,0 × 10
-1 m-1
Ssed 1,0 × 10
-3 m2
T 25 oC
θs 1,0
Quy trình nhập và giải bài toán biên trên trong phần mềm Comsol được tiến
hành như sau (trang bên):
156
1. Khởi động phần mềm Comsol đã được cài đặt trên máy tính.
2. Chọn số chiều không gian cho mô hình (hình PL.3):
Hình PL.3. Chọn chiều không gian
3. Chọn module sử dụng để thiết lập và giải bài toán (hình PL.4):
Hình PL.4 . Chọn module tính toán
157
4. Khai báo và đặt tên các biến số có trong bài toán (hình PL.5):
Hình PL.5. Khai báo tên và số biến số
5. Chọn kiểu tính toán (hình PL.6):
Hình PL.6. Chọn kiểu tính toán
6. Vẽ miền khảo sát theo yêu cầu bài toán (hình PL.7):
Hình PL.7. Vẽ miền khảo sát
158
7. Khai báo thuộc tính môi trường của miền khảo sát (hình PL.8):
Hình PL.8. Chọn thuộc tính của miền khảo sát
8. Nhập các thông số trong bảng PL3 vào mô hình (hình PL.9):
Hình PL.9. Nhập các thông số cần sử dụng
159
9. Nhập hệ phương trình chủ đạo (PL.28) vào dạng PDE(g) đã lựa chọn
(hình PL.10):
Hình PL.10. Nhập hệ phương trình chủ đạo
10. Nhập các điều kiện ban đầu cho hệ (hình PL.11):
Hình PL.11. Nhập điều kiện ban đầu
160
11. Tạo và nhập điều kiện biên (PL.30) cho ranh giới mặt nước (hình PL.12,
PL.13)
Hình PL.12. Tạo điều kiện biên Neumann cho mặt nước
Hình PL.13. Nhập điều kiện biên cho mặt nước
161
12. Tạo và nhập điều kiện biên (PL.32) cho ranh giới bùn – nước (hình
PL.14, PL.15)
Hình PL.14. Tạo điều kiện biên cho ranh giới bùn – nước
Hình PL.15. Nhập điều kiện biên cho ranh giới bùn – nước
162
13. Điều kiện biên (PL.31) cho các mặt bên của hệ được tự động hình thành
(hình PL.16)
Hình PL.16. Điều kiện biên cho các mặt bên
14. Tiến hành chia lưới cho toàn bộ miền khảo sát (hình PL.17)
Hình PL.17. Chia lưới cho miền khảo sát
163
15. Nhập khoảng thời gian cần tính toán hoặc mô phỏng (hình PL.18).
Hình PL.18. Nhập khoảng thời gian cần mô phỏng
16. Tiến hành tính toán để giải số hệ đã nhập (hình PL.19):
Hình PL.19. Thực hiện tính toán
17. Phân tích, biểu diễn các kết quả giải số thu được theo yêu cầu nghiên cứu
164
PL.5 Thành phần và tính chất của một số mẫu bùn đáy nghiên cứu
Bảng PL.4. Thành phần cơ, lý, hóa của một số mẫu bùn đã sử dụng
Chỉ tiêu
Mẫu bùn 1,
sông Tô
Lịch
(bảng 2.1)
Mẫu bùn 2,
sông Tô
Lịch
(bảng 2.1)
Mẫu bùn
hồ Bảy
Mẫu
Mẫu bùn
hồ Gươm
Mẫu
bùn hồ
Tây
Mẫu bùn
hồ Hòa
Bình
Thành phần
đất cát (%)
71 67 45 35 27 24
Thành phần
đất thịt (%)
17 18 32 38 39 35
Thành phần
đất sét (%)
12 15 23 27 34 41
Độ xốp (%) 12,7 11,4 23,2 21,5 39,9 44,9
Tỉ khối
(g/cm3)
1,72 1,71 1,59 1,72 1,69 1,51
Mật độ
(g/cm3)
1,97 1,93 2,07 2,19 2,81 2,74
Thành phần
hữu cơ (%)
2,82 2,59 2,35 2,12 2,96 2,58
BOD5
(mg/kg mẫu)
875 841 574 659 718 430
COD
(mg/kg mẫu)
4051 3815 2619 1897 2474 1156
N tổng
(mg/kg mẫu)
27,5 25,3 19,6 29,4 20,1 11,5
P tổng
(mg/kg mẫu)
97,2 52,8 98,3 57,2 58,8 47,1
pH 8,55 8,28 8,71 10,7 9,12 9,01
PL.6 Một số kết quả đo đạc nồng độ DO trong thực tế
Bảng PL.5. Nồng độ DO theo thời gian trong cột nước 2,0 m (số liệu được sử dụng
trong mô hình 2)
Nồng độ DO (mg/L)
Thời gian đo (giờ)
Vị trí cách bề mặt bùn 1 cm Vị trí cách bề mặt bùn 33 cm
0 5.06448 5.0053
0.1 5.05406 5.0053
0.2 5.0426 5.0053
0.3 5.03009 5.0053
0.4 5.01652 5.0053
0.5 5.00191 5.0053
0.6 4.98624 5.0053
0.7 4.96953 5.0053
165
0.8 4.95176 5.0053
0.9 4.93294 5.0006
1 4.91307 4.99974
1.1 4.89215 4.99888
1.2 4.87018 4.99804
1.3 4.84716 4.99722
1.4 4.82309 4.99642
1.5 4.79796 4.99565
1.6 4.77179 4.99491
1.7 4.74457 4.9942
1.8 4.71629 4.99347
1.9 4.68696 4.9928
2 4.65659 4.99209
2.1 4.62516 4.99137
2.2 4.59268 4.9906
2.3 4.55915 4.98976
2.4 4.52457 4.98884
2.5 4.48894 4.98779
2.6 4.45225 4.9866
2.7 4.41452 4.98523
2.8 4.37574 4.98356
2.9 4.3359 4.98177
3 4.29502 4.97961
3.1 4.25308 4.9771
3.2 4.21009 4.97407
3.3 4.16605 4.97084
3.4 4.12097 4.96697
3.5 4.07483 4.96255
3.6 4.02764 4.95749
3.7 3.97939 4.95175
3.8 3.9301 4.94526
3.9 3.87976 4.93794
4 3.83044 4.93006
166
Bảng PL.6. Nồng độ DO theo thời gian trong cột nước 1,0 m (số liệu được sử dụng
trong mô hình 2)
Nồng độ DO (mg/L)
Thời gian đo (giờ)
Vị trí cách bề mặt bùn 1 cm Vị trí cách bề mặt bùn 33 cm
0 5.00751 4.83266
1 4.92097 4.7055
2 4.68286 4.57606
3 4.45097 4.44473
4 4.22537 4.3119
5 4.00614 4.17792
6 3.79331 4.04314
7 3.58694 3.90792
8 3.40112 3.78224
9 3.20729 3.64706
10 3.02001 3.51236
11 2.83928 3.37842
12 2.66512 3.24553
13 2.49753 3.11394
14 2.33649 2.98392
15 2.18199 2.8557
16 2.04436 2.73846
17 1.90241 2.61435
18 1.7669 2.49268
19 1.6378 2.37364
20 1.51505 2.25741
21 1.3986 2.14415
22 1.28836 2.03402
23 1.1699 1.92716
24 1.09305 1.83097
25 1.00057 1.73077
26 0.91396 1.63418
27 0.83313 1.54129
28 0.75796 1.45218
29 0.68832 1.36692
30 0.62408 1.2799
31 0.56512 1.20815
32 0.51128 1.13471
33 0.46573 1.07008
34 0.42133 1.00434
35 0.38159 0.93833
36 0.34633 0.8848
167
37 0.31536 0.83094
38 0.2885 0.78098
39 0.26406 0.73484
40 0.24756 0.69537
41 0.23157 0.65641
42 0.21885 0.62103
43 0.2092 0.58699
44 0.20236 0.56061
45 0.19811 0.53531
46 0.19612 0.51309
47 0.19632 0.49379
48 0.19826 0.47725
49 0.20143 0.4642
50 0.20607 0.45245
51 0.21168 0.44289
52 0.21797 0.43529
53 0.22464 0.42942
54 0.23138 0.42505
55 0.23786 0.4219
56 0.24375 0.41985
57 0.24842 0.41831
58 0.25224 0.41717
59 0.25448 0.41614
60 0.25477 0.41488
61 0.25276 0.41308
62 0.24807 0.41038
63 0.24032 0.40642
64 0.23005 0.40131
65 0.2153 0.39389
66 0.19632 0.3841
67 0.17273 0.37154
68 0.14408 0.35578
69 0.10731 0.3364
70 0.06994 0.31294
71 0.02357 0.28497
72 0.02357 0.25453
168
Bảng PL.7. Nồng độ DO theo thời gian trong cột nước 0,5 m (số liệu được sử dụng
trong mô hình 2)
Nồng độ DO (mg/L)
Thời gian đo (giờ)
Vị trí cách bề mặt bùn 1 cm Vị trí cách bề mặt bùn 33 cm
0 5.00988 5.06332
1 4.96845 4.93533
2 4.78163 4.81189
3 4.69214 4.68454
4 4.52067 4.57816
5 4.35881 4.46761
6 4.20607 4.3611
7 4.06197 4.25851
8 3.93551 4.16665
9 3.79789 4.0646
10 3.68542 3.97947
11 3.57096 3.89112
12 3.463 3.8061
13 3.36114 3.72431
14 3.26501 3.64563
15 3.17423 3.56996
16 3.09442 3.50229
17 3.01297 3.43211
18 2.93587 3.36463
19 2.86278 3.2952
20 2.79342 3.23735
21 2.72749 3.17735
22 2.6647 3.11159
23 2.60061 3.06416
24 2.55151 3.01078
25 2.49644 2.96302
26 2.44354 2.90998
27 2.38903 2.8624
28 2.34341 2.81657
29 2.29579 2.77552
30 2.24629 2.73285
31 2.20452 2.69169
32 2.16368 2.65198
33 2.1206 2.61632
34 2.07833 2.57917
35 2.03677 2.54323
36 1.99581 2.50113
169
37 1.95536 2.47237
38 1.91536 2.43974
39 1.87573 2.41029
40 1.83924 2.3816
41 1.80023 2.35149
42 1.76149 2.32214
43 1.72029 2.2935
44 1.68211 2.26352
45 1.64692 2.23809
46 1.60665 2.21122
47 1.56944 2.18484
48 1.53788 2.16073
49 1.5015 2.13514
50 1.46568 2.1099
51 1.43051 2.08495
52 1.39366 2.06027
53 1.36255 2.0358
54 1.32773 2.00977
55 1.29863 1.98735
56 1.27066 1.96502
57 1.24196 1.94103
58 1.21492 1.91709
59 1.188 1.89145
60 1.16658 1.8675
61 1.14573 1.84522
62 1.12739 1.82116
63 1.11181 1.797
64 1.10005 1.77447
65 1.09056 1.74833
66 1.08463 1.72554
67 1.08258 1.70084
68 1.08469 1.67595
69 1.09131 1.65087
70 1.10278 1.6256
71 1.11944 1.60011
72 1.13988 1.57624
170
Bảng PL.8. Nồng độ DO theo thời gian trong cột nước 2,0 m (số liệu được sử dụng
trong mô hình 3)
Thời gian đo (giờ) Nồng độ DO (mg/L)
0 5.06448
0.25 5.03623
0.5 5.00191
0.75 4.96042
1 4.91307
1.25 4.85834
1.5 4.79796
1.75 4.72999
2 4.65659
2.25 4.57672
2.5 4.48894
2.75 4.39604
3 4.29502
3.25 4.18909
3.5 4.07483
3.75 3.95586
4 3.83044
Bảng PL.9. Nồng độ DO theo thời gian (số liệu được sử dụng trong mô hình 3)
Nồng độ DO (mg/L)
Thời gian đo (giờ)
Trong cột nước 1,0 m Trong cột nước 0,5 m
0 5.00751 5.00988
1 4.92097 4.96845
2 4.68286 4.78163
3 4.45097 4.69214
4 4.22537 4.52067
5 4.00614 4.35881
6 3.79331 4.20607
7 3.58694 4.06197
8 3.40112 3.93551
9 3.20729 3.79789
10 3.02001 3.68542
11 2.83928 3.57096
12 2.66512 3.463
13 2.49753 3.36114
14 2.33649 3.26501
171
15 2.18199 3.17423
16 2.04436 3.09442
17 1.90241 3.01297
18 1.7669 2.93587
19 1.6378 2.86278
20 0.25477 2.79342
21 1.3986 2.72749
22 1.28836 2.6647
23 1.1699 2.60061
24 1.09305 2.55151
25 1.00057 2.49644
26 0.91396 2.44354
27 0.83313 2.38903
28 0.75796 2.34341
29 0.68832 2.29579
30 0.62408 2.24629
31 0.56512 2.20452
32 0.51128 2.16368
33 0.46573 2.1206
34 0.42133 2.07833
35 0.38159 2.03677
36 0.34633 1.99581
37 0.31536 1.95536
38 0.2885 1.91536
39 0.26406 1.87573
40 0.24756 1.83924
41 0.23157 1.80023
42 0.21885 1.76149
43 0.2092 1.72029
44 0.20236 1.68211
45 0.19811 1.64692
46 0.19612 1.60665
47 0.19632 1.56944
48 0.19826 1.53788
49 0.20143 1.5015
50 0.20607 1.46568
51 0.21168 1.43051
52 0.21797 1.39366
53 0.22464 1.36255
54 0.23138 1.32773
55 0.23786 1.29863
56 0.24375 1.27066
57 0.24842 1.24196
172
58 0.25224 1.21492
59 0.25448 1.188
60 0.25477 1.16658
61 0.25276 1.14573
62 0.24807 1.12739
63 0.24032 1.11181
64 0.23005 1.10005
65 0.2153 1.09056
66 0.19632 1.08463
67 0.17273 1.08258
68 0.14408 1.08469
69 0.10731 1.09131
70 0.06994 1.10278
71 0.02357 1.11944
72 0.02357 1.13988
Bảng PL.10. Nồng độ DO ở hồ Bảy Mẫu theo độ sâu (số liệu được sử dụng trong
mô hình 4)
Độ sâu (m) Nồng độ DO (mg/L)
0.1 5.19237
0.2 5.09259
0.3 4.95482
0.4 4.77907
0.5 4.56534
0.6 4.3182
0.7 4.02914
0.8 3.7021
0.9 3.33707
1 2.9412
1.1 2.50085
1.2 2.02251
1.3 1.50619
1.4 1.0916
1.5 0.6995
1.6 0.3968
1.7 0.12729
1.8 6.1E-4
173
Bảng PL.11. Nồng độ DO ở hồ Gươm theo độ sâu (số liệu được sử dụng trong mô
hình 4)
Độ sâu (m) Nồng độ DO (mg/L)
0.1 9.74455
0.2 8.69572
0.3 7.5916
0.4 6.50399
0.5 5.50418
0.6 4.66298
0.7 4.05071
0.8 3.73721
0.9 3.60972
Bảng PL.12. Nồng độ DO ở hồ Tây theo độ sâu (số liệu được sử dụng trong mô
hình 4)
Độ sâu (m) Nồng độ DO (mg/L)
0.1 5.8089
0.2 5.68729
0.3 5.42771
0.4 5.08494
0.5 4.7013
0.6 4.30656
0.7 3.91805
0.8 3.54542
0.9 3.17135
1 2.7808
1.1 2.34126
1.2 1.80771
1.3 1.12267
1.4 0.22967
Bảng PL.13. Nồng độ DO ở hồ Hòa Bình theo độ sâu (số liệu được sử dụng trong
mô hình 4)
Độ sâu (m) Nồng độ DO (mg/L)
0.1 5.67612
0.5 5.54199
1.0 5.3914
1.5 5.25919
2.0 5.13815
174
2.5 5.02857
3.0 4.9261
3.5 4.82724
4.0 4.73289
4.5 4.639
5.0 4.54718
5.5 4.45557
6.0 4.36276
6.5 4.27153
7.0 4.1813
.....................................................................................
Các file đính kèm theo tài liệu này:
luan_an_tien_si_hoa_hoc_mo_hinh_hoa_su_thay_doi_nong_do_oxi.pdf
