MÔ HÌNH hóa sự THAY đổi NỒNG độ OXI TRONG môi TRƯỜNG nước dưới tác ĐỘNG của lớp bùn đáy tt

Bên cạnh đó, việc nghiên cứu khảo sát chất lượng nước còn đang thiếu các mô hình toán mô phỏng sự biến đổi nồng độ DO mà xuất phát từ bản chất của các quá trình vật lý, hóa học, sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM

Công trình được hoàn thành tại Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và

Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học:

1 GS.TS Lê Quốc Hùng Viện Hóa học – Viện HLKH&CN VN

2 TS Phạm Hồng Phong Viện Hóa học – Viện HLKH&CN VN

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Xuân Hoàn Trường ĐHKHTN – ĐHQG HN

Phản biện 2: PGS.TS Vũ Thị Thu Hà Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam

Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Thắng Trường Đại học Thủy Lợi

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp

tại: Hội trường tầng 3, nhà A18, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH và CN

Việt Nam Địa chỉ tại 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Vào hồi

… giờ … ngày … tháng … năm

Có thế tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia; Thư viện Viện Hóa học -

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết và mục đích nghiên cứu của luận án 1

2 Nội dung nghiên cứu của luận án 1

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 2

4 Điểm mới của luận án 3

5 Bố cục của luận án 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ oxi hòa tan trong nước 4

1.2 Các tính chất của bùn đáy 4

1.3 Phương trình lan truyền khuếch tán tổng quát 4

1.4 Tình hình nghiên cứu và những vấn đề cần giải quyết 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

2.1 Cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình oxi hòa tan 5

2.1.1 Các giả thiết trong xây dựng mô hình 5

2.1.2 Phương trình toán học mô tả các yếu tố trong mô hình DO 5

2.1.3 Thiết lập và giải mô hình 5

2.2 Thiết bị và phần mềm sử dụng 6

2.2.1 Mô hình vật lý và thiết bị 6

2.2.2 Phần mềm máy tính 6

2.3 Phương pháp nghiên cứu 6

2.3.1 Phương pháp số giải bài toán khuếch tán 6

2.3.2 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 7

2.3.3 Phương pháp xây dựng và đánh giá mô hình 7

2.4 Nhận xét chương 2 7

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 8

3.1 Bước đầu khảo sát khả năng mô phỏng của mô hình oxi hòa tan 8

3.1.1 Thiết lập mô hình và phương trình mô tả 8

3.1.2 Kết quả mô phỏng 9

3.1.3 Nhận xét mô hình 1 11

3.2 Mô hình oxi hòa tan do ảnh hưởng chủ đạo bởi bùn đáy 12

3.2.1 Thiết lập mô hình và phương trình mô tả 12

3.2.2 Đánh giá mô hình, so sánh kết quả mô phỏng 13

3.2.3 Nhận xét mô hình 2 14

3.3 Mô hình khảo sát oxi hòa tan tại khu vực ranh giới pha bùn nước 15

3.3.1 Thiết lập mô hình và phương trình mô tả 16

3.3.2 Đánh giá mô hình, so sánh kết quả mô phỏng 17

3.3.3 Nhận xét mô hình 3 19

3.4.2 So sánh kết quả mô phỏng 20

3.4.3 Nhận xét mô hình 4 22

3.5 Nhận xét chương 3 23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 25

1 Kết luận 25

2 Các kiến nghị, đề xuất 26

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU ĐÃ CÔNG BỐ 28

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết và mục đích nghiên cứu của luận án

Một trong các thông số quyết định đến chất lượng nước là lượng oxi hòa tan (Dissolved Oxygen – DO) Giá trị thông số này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như không khí, hệ thủy sinh vật trong nước và bùn đáy Ở nước ta, phần lớn các mô hình nghiên cứu sự biến đổi nồng độ DO đều phụ thuộc vào các phần mềm hoặc mô hình có sẵn của nước ngoài Việc sử dụng phần mềm có sẵn như vậy không những hạn chế lựa chọn mô hình DO, mà còn ràng buộc về phương pháp giải số khi giải mô hình Bên cạnh đó, việc nghiên cứu khảo sát chất lượng nước còn đang thiếu các mô hình toán mô phỏng sự biến đổi nồng độ

DO mà xuất phát từ bản chất của các quá trình vật lý, hóa học, sinh học và thủy lực liên quan đến DO, dẫn đến thiếu nền tảng để tự xây dựng các phần mềm chất lượng nước ở Việt Nam Hơn nữa, các mô hình mô phỏng sự biến đổi nồng độ

DO hiện nay chưa tập trung khảo sát đánh giá bản chất các quá trình hóa học và sinh học liên quan đến sự biến đổi nồng độ DO Từ các lý do ở trên, kết hợp với

kinh nghiệm của tập thể hướng dẫn, luận án hướng đến vấn đề “Mô hình hóa

sự thay đổi nồng độ oxi trong môi trường nước dưới tác động của lớp bùn đáy” làm nội dung nghiên cứu

Mục đích của luận án nhằm xây dựng và phát triển mô hình toán học

mô phỏng sự biến đổi nồng độ DO trong nước dưới tác động chủ yếu của bùn đáy và một số yếu tố khác như: sự khuếch tán, tiêu thụ oxi bởi vi khuẩn tham gia phân hủy chất hữu cơ chất hữu cơ, quá trình trao đổi oxi giữa không khí và nước Đồng thời, khảo sát sự biến đổi nồng độ DO dưới tác động của lớp bùn đáy

2 Nội dung nghiên cứu của luận án

o Xây dựng mô hình toán học, các phương trình mô tả các quá trình hóa học, vật lý, sinh học liên quan đến sự sinh ra và tiêu thụ oxi trong nước

Cụ thể: quá trình trao đổi oxi giữa không khí và nước, nhu cầu oxi sinh

hữu cơ giữa bùn và nước, quá trình khuếch tán của DO và các chất hữu cơ tiêu thụ oxi

o Thiết lập các bài toán biên nhằm khảo sát sự biến đổi của nồng độ DO trong một số trường hợp cụ thể: khảo sát lý thuyết khả năng mô phỏng của

mô hình, xây dựng mô hình DO do ảnh hưởng chủ đạo của bùn đáy, xây dựng mô hình khảo sát DO tại khu vực ranh giới pha bùn nước, và xây dựng mô hình DO theo độ sâu

o Giải các bài toán biên đặt ra bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM),

sử dụng phần mềm Comsol Multiphysics

o Xây dựng mô hình vật lý để khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng chủ đạo của bùn đáy lên quá trình tiêu thụ DO trong nước, đồng thời để so sánh và kiểm nghiệm mô hình toán học đã thiết lập

o Khảo sát thực nghiệm sự biến đổi nồng độ DO do ảnh hưởng của bùn đáy trên mô hình vật lý trong phòng thí nghiệm Đo khảo sát hiện trường sự biến đổi nồng độ DO theo độ sâu tại các hồ tự nhiên vùng Hà Nội và Hòa Bình

o So sánh, kiểm tra và phân tích sự tương quan giữa kết quả mô phỏng với các

số liệu đo thu được theo mô hình vật lý và trong các hồ tự nhiên

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

o Luận án đã kết hợp được giữa nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu lý thuyết với thực tế

Ý nghĩa thực tiễn:

o Đưa ra được mô hình toán học mô phỏng sự biến đổi nồng độ DO, mô hình được sử dụng như một công cụ để dự đoán, so sánh, đánh giá sự biến

đổi hàm lượng DO trong nguồn nước theo thời gian dưới tác động của các yếu tố như bùn đáy, chất hữu cơ phân hủy tiêu thụ oxi

o Tạo được cơ sở cho định hướng nghiên cứu chuyên sâu giải quyết các vấn

đề của thực tiễn chăn nuôi thủy sản

o Góp phần vào việc nghiên cứu, bảo vệ chất lượng môi trường nước

4 Điểm mới của luận án

o Đã giải quyết được một vấn đề trong lý thuyết mô hình hóa DO trước đây,

đó là đưa ra được dạng phương trình mô tả tổng quát hơn sự tiêu thụ oxi bởi các vi khuẩn tham gia phân hủy chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong môi trường nước (phương trình 2.2), xuất phát từ bản chất phản ứng sinh hóa đó Đồng thời, cải tiến và đề xuất dạng phương trình toán học mô

tả các quá trình tiêu thụ oxi bởi lớp bùn đáy, quá trình xáo trộn và lắng đọng của chất hữu cơ giữa bùn và nước (phương trình 2.10-2.12, 2.15)

o Xây dựng được mô hình toán học mô phỏng sự thay đổi nồng độ DO trong môi trường nước (tổ hợp các phương trình 2.1-2.16)

o Nghiên cứu, khảo sát ảnh hưởng của bùn đáy lên DO trong môi trường nước Đồng thời mô phỏng các ảnh hưởng đó bằng mô hình toán học

o Thiết lập được các bài toán biên cho các trường hợp cụ thể, phù hợp với điều kiện giả lập trên mô hình vật lý trong phòng thí nghiệm cũng như trong các hồ ở môi trường tự nhiên (các mô hình 1-4)

5 Bố cục của luận án

Luận án gồm 147 trang, gồm phần Mở đầu (4 trang), Chương tổng quan (38 trang), Chương thực nghiệm (24 trang), Chương kết quả và thảo luận (64 trang), Kết luận (5 trang), Danh mục các công trình khoa học liên quan đến luận án (1 trang), và Tài liệu tham khảo (11 trang)

-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ oxi hòa tan trong nước

Phần này trình bày tổng quan về các đặc điểm cơ bản nhất cũng như các phương trình toán học mô tả các quá trình liên quan đến sự tiêu thụ DO như: sự trao đổi oxi giữa không khí và nước, quá trình quang hợp và hô hấp của thủy sinh vật, nhu cầu oxi sinh hóa (BOD), nhu cầu oxi bùn đáy (SOD), nhu cầu oxi hóa học (COD), quá trình nitrat hóa, sự xáo trộn và lắng đọng chất hữu cơ giữa trầm tích và nước, và các yếu tố khác ảnh hưởng đến DO

1.2 Các tính chất của bùn đáy

Giới thiệu sơ lược một vài đặc điểm và tính chất của bùn đáy như: thành phần hóa học của bùn đáy, độ xốp của bùn đáy, mật độ của bùn đáy, và tỉ khối của bùn đáy Việc lựa chọn những trình bày những yếu tố trên bởi chúng có ảnh hưởng nhất định tới khả năng tích trữ chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học cũng như hàm lượng oxi hòa tan tích trữ trong bùn

1.3 Phương trình lan truyền khuếch tán tổng quát

Để mô phỏng sự biến thiên nồng độ DO cần phải giải quyết các bài toán lan truyền chất trong môi trường nước, bởi vì sự vận chuyển của các chất hòa tan trong nước phụ thuộc chủ yếu vào quá trình đối lưu và khuếch tán Các bài toán này thường được biểu diễn bởi các phương trình lan truyền khuếch tán, có dạng phương trình vi phân đạo hàm riêng (Partial Differential Equation – PDE) [58] Do vậy, phần này giới thiệu sơ lược phương trình lan truyền khuếch tán dạng tổng quát, các dạng điều kiện biên trong phần mềm Comsol Multiphysics (một phần mềm giải và phân tích phần tử hữu hạn cho các bài toán thuộc ngành vật lý và kỹ thuật ứng dụng)

1.4 Tình hình nghiên cứu và những vấn đề cần giải quyết

Điểm qua những đặc điểm cơ bản trong lịch sử phát triển của mô hình hóa DO, bắt đầu từ năm 1925 cho đến ngày nay Tiếp đó, tóm tắt lại những vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu trong việc xây dựng và phát triển mô hình DO

-

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình oxi hòa tan

2.1.1 Các giả thiết trong xây dựng mô hình

Các yếu tố tác động vào nồng độ DO trong nước luôn luôn thay đổi và diễn biến phức tạp, cho nên khó có thể phản ánh đồng thời các yếu tố đó vào trong một mô hình Do đó, để có thể đưa ra được kết quả mô phỏng hợp lý nhất trong khuôn khổ của một luận án Hóa lý thuyết và Hóa lý nghiên cứu về bài toán khuếch tán, một số giả thiết được đưa ra như sau:

o Môi trường nước trong hệ là đồng nhất

o BOD đại diện cho các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học tham gia tiêu thụ oxi, bao gồm CBOD, NBOD [11]

o Khuếch tán là cơ chế lan truyền duy nhất của DO và các chất hữu cơ tiêu thụ oxi trong hệ nghiên cứu

2.1.2 Phương trình toán học mô tả các yếu tố trong mô hình DO

Trong phần này, các phương trình toán học mô tả các yếu tố cơ bản thường có trong mô hình mô phỏng sự biến đổi nồng độ DO, bao gồm phương trình (2.1) mô tả sự khuếch tán, phương trình (2.2) mô tả sự tiêu thụ DO bởi các chất hữu cơ, phương trình (2.3) mô tả sự trao đổi oxi tại ranh giới pha nước – không khí, phương trình (2.10), (2.11) mô tả nhu cầu tiêu thụ oxi bởi bùn đáy, và cuối cùng là phương trình (2.15) mô tả sự trao đổi chất hữu cơ giữa bùn đáy và nước được giới thiệu trong luận án

2.1.3 Thiết lập và giải mô hình

Toàn bộ các phương trình tính toán mô phỏng các thành phần của mô hình được thiết lập và giải bằng phần mềm Comsol Multiphysics Các bước cài đặt và thực hiện giải hệ bằng phần mềm Comsol được trình bày trong phần phụ lục PL.4

Thiết bị được sử dụng để đo DO là thiết bị đo DO đa kênh (MCDM,

do Phòng Tin học trong Nghiên cứu Hóa học, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam chế tạo) có thể điều khiển 16 sensor oxi, được kết nối với máy tính, như minh họa trên hình 2.2

Cùng với thiết bị MCDM, trong quá trình khảo sát DO thì nghiên cứu cũng đã sử dụng hai loại sensor để đo nồng độ DO, gồm sensor điện hóa tự chế tạo và loại sensor nhập ngoại (hình 2.3)

2.2.2 Phần mềm máy tính

Phần mềm đo đa kênh oxi hòa tan (MultiDO) chạy trên hệ điều hành Windows XP hoặc Windows 7, được thiết kế để điều khiển hệ thiết bị MCDM

đã giới thiệu ở trên (hình 2.5)

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp số giải bài toán khuếch tán

Phương pháp số được sử dụng để giải gần đúng các bài toán khuếch tán trong luận án là phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method – FEM) Phương pháp này được lựa chọn bởi có khả năng giải quyết với những bài toán với miền xác định phức tạp và sử dụng lưới phi cấu trúc gồm các hình tam giác (trong không gian 2 chiều) hoặc các hình tứ diện (trong không gian 3 chiều)…

2.3.2 Phương pháp đo đạc thực nghiệm

Quá trình đo đạc thu thập số liệu thực nghiệm đã tiến hành hai phương pháp khảo sát DO: khảo sát DO dựa trên mô hình vật lý và khảo sát DO trong môi trường tự nhiên

2.3.3 Phương pháp xây dựng và đánh giá mô hình

Các bước xây dựng mô hình mô phỏng sự biến đổi nồng độ DO do ảnh hưởng của lớp bùn đáy được tóm tắt như hình 2.7

Hình 2.7 Minh họa các bước để xây dựng một mô hình mô phỏng

2.4 Nhận xét chương 2

Nội dung của chương này đã trình bày chi tiết cơ sở lý thuyết của các phương trình toán mà mô hình đã áp dụng, trong đó bao gồm những phương trình toán tự nghiên cứu đề xuất và các phương trình toán thừa kế từ các nghiên cứu trên thế giới Đồng thời chương 2 cũng giới thiệu các trang thiết bị

và phương pháp nghiên cứu đã sử dụng để tiến hành nghiên cứu Cuối cùng, các phương pháp đo đạc nồng độ DO trên mô hình vật lý trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa, cùng với các phương pháp xây dựng, kiểm tra và đánh giá mô hình cũng được mô tả chi tiết trong phần nội dung của chương

-

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Bước đầu khảo sát khả năng mơ phỏng của mơ hình oxi hịa tan

Trong phần 3.1 này giới thiệu bài tốn mơ hình hĩa dưới dạng nghiên cứu lý thuyết (được kí hiệu là mơ hình 1) xuất phát từ vấn đề cơ bản nhất, dựa trên cơ sở các quá trình hĩa học, vật lý, sinh học xảy ra trong mơi trường nước,

sử dụng các phương trình đạo hàm riêng để biểu diễn

3.1.1 Thiết lập mơ hình và phương trình mơ tả

Để thiết lập mơ hình 1, hệ nghiên cứu được giả định là một hồ kín hình lập phương cạnh 1 m, mặt hồ cĩ sự trao đổi oxi với khơng khí, cịn đáy hồ

và 4 mặt bên được coi như khơng cĩ sự trao đổi chất với bên ngồi Hệ khảo sát được giả định đơn giản như vậy để cĩ thể tập trung vào xem xét, đánh giá khả năng mơ phỏng về mặt lý thuyết của các phương trình tốn đã thiết lập trong phần 2.1.2 Hệ phương trình chủ đạo mơ tả quá trình xảy ra trong hệ, với giả thiết rằng chỉ xét đến phần khuếch tán và tương tác giữa DO và các chất hữu cơ tiêu thụ oxi (đại diện bởi BOD)

0 BOD

(3.2)

o Tại bề mặt đáy và bốn mặt bên của hồ kín:

DO

, BOD

,

0

0

mặt bên mặt đáy

mặt bên mặt đáy

C n C n

o Tại ranh giới pha giữa nguồn thải – mơi trường nước:

bề mặt nguồn thải

bề mặt nguồn thải

C n

o Giá trị nồng độ DO tại các mốc thời gian và vị trí bất kỳ trong hệ

o Bài tốn cĩ thể giải quyết được với trường hợp đơn điểm và đa điểm gây ơ nhiễm, trong đĩ mơ hình tự động tính tới sự giao thoa của nồng độ DO tại các vùng mà chịu ảnh hưởng đồng thời của nhiều nguồn tác động

o Khuynh hướng chuyển dịch của nồng độ và đường đồng mức nồng độ tại mốc thời gian bất kỳ, xét theo các mặt phẳng cắt tùy ý

o Khoảng thời gian cần cĩ để DO được phục hồi lại như ban đầu

o Mơ phỏng động (dưới dạng video) diễn biến khuếch tán của DO trong tồn

Kết quả mơ phỏng sự biến thiên nồng độ DO dưới dạng hình ảnh hai chiều tại một số vị trí trong hệ được thể hiện trên hình 3.4 Kết quả thu được cho thấy vị trí nào càng ở gần nguồn thải thì hàm lượng DO càng biến động mạnh Sau một khoảng thời gian nhất định, nồng độ DO cĩ dấu hiện phục hồi

a) Thời điểm t = 0 (s) b) Thời điểm t = 15 (s)

c) Thời điểm t = 25 (s) d) Thời điểm t = 40 (s)

Hình 3.2 Sự biến thiên nồng độ DO (mg/L) trong toàn bộ hệ

Hình 3.4 Sự biến thiên nồng độ DO theo thời gian tại một số vị trí

Không chỉ biểu diễn diễn biến nồng độ DO bằng màu sắc trong không gian hoặc theo mặt cắt của hệ, kết quả mô phỏng còn được biểu diễn dưới dạng các đường đồng mức theo một mặt phẳng tùy ý tại thời điểm bất kỳ Hình ảnh đường đồng mức của nồng độ DO theo mặt phẳng Oyz và Oxy tại một vài thời điểm trong hệ được biểu diễn trên hình 3.5

a) Thời điểm t = 15 (s) b) Thời điểm t = 40 (s)

c) Thời điểm t = 15 (s) d) Thời điểm t = 40 (s)

Hình 3.5 Đường đồng mức nồng độ DO (mg/L) theo mặt phẳng Oyz (a, b);

và theo mặt phẳng Oxy (c, d)

3.1.3 Nhận xét mô hình 1

Bài toán lý thuyết này đã đưa ra cách tiếp cận mới trong mô phỏng thông số chất lượng nước, cụ thể là mô phỏng thông số DO Trong đó tính mới của nghiên cứu thể hiện ở việc chủ động xây dựng và giải thành công các phương trình đạo hàm riêng biểu diễn các quá trình hóa, lý có trong môi trường nước mà liên quan trực tiếp đến nguồn sinh và nguồn tiêu thụ oxi (công việc mà các nghiên cứu ở nước ta khi mô phỏng chất lượng nước thường sử dụng các phần mềm có sẵn của nước ngoài, như đã trình bày trong phần 1.4.1)

Bên cạnh đó, mô hình 1 này cũng đã sử dụng một dạng phương trình toán học mới (phương trình 2.2) để biểu diễn sự tiêu thụ DO bởi các chất hữu cơ

trong phần 2.1.2 Kết quả mô phỏng thành công đã chứng tỏ được tính đúng đắn của phương trình toán học được đề xuất kể trên Đồng thời, sự thành công đó sẽ

là tiền đề cho việc ứng dụng thực tiễn của phương trình đó trong điều kiện thực nghiệm hoặc trong môi trường tự nhiên

Kết quả mô phỏng đã cho thấy diễn biến theo thời gian và không gian của nồng độ DO trong không gian ba chiều, hoặc theo mặt cắt, tại một thời điểm bất kỳ hoặc toàn bộ thời gian mô phỏng dưới dạng video, đường đồng mức hoặc đường xu hướng Đồng thời, tác động của sự giao thoa và cộng hợp của đồng thời nhiều nguồn thải chất hữu cơ cũng được tính đến trong quá trình giải Các kết quả mô phỏng sự biến thiên nồng độ DO tỏ ra tương đối phù hợp với sự biến đổi nồng độ DO khi ảnh hưởng của các nguồn ô nhiễm thường thấy trong tự nhiên Điều đó chứng tỏ rằng mô hình 1 có khả năng mô phỏng tốt sự biến đổi nồng độ DO trong môi trường nước trong không gian và theo thời gian

3.2 Mô hình oxi hòa tan do ảnh hưởng chủ đạo bởi bùn đáy

Mô hình oxi hòa tan do ảnh hưởng chủ yếu từ bùn đáy (được kí hiệu là

mô hình 2) được nghiên cứu không chỉ để khảo sát sự khuếch tán và sự tiêu thụ DO trong nước bởi phản ứng oxi hóa sinh hóa các chất hữu cơ, mà còn xét đến sự phát tán chất hữu cơ từ bùn đáy vào nước Hơn nữa, kết quả mô phỏng còn được kiểm chứng với số liệu nồng độ DO đo được từ mô hình vật lý trong phòng thí nghiệm

3.2.1 Thiết lập mô hình và phương trình mô tả

Các yếu tố trong mô hình nghiên cứu bao gồm DO, chất hữu cơ trong nước, SOD trong bùn, oxi khuếch tán từ không khí vào nước và chất hữu cơ phát tán từ bùn đáy vào nước, như được minh họa ở hình 3.10a Mô hình vật lý được thiết kế để tiến hành thực nghiệm đo đạc được minh họa trên hình 3.10b

Hệ phương trình chủ đạo mô tả quá trình xảy ra trong hệ có dạng phương trình (3.1) Ngoài ra, các phương trình mô phỏng các quá trình xảy ra tại các ranh giới pha được áp dụng dưới dạng điều kiện biên, và được thiết lập như sau: