một số mô hình toán trong nghiên cứu môi trường

việc áp dụng mô hình toán trong môi trường giúp ta rút ngắn thời gian, giảm chí phí. Do đó cần tìm hiểu kĩ về các mô hình toán, và ứng dụng của từng mô hình cho từng lĩnh vực để sử dụng chúng sao cho thích hợp, đạt hiệu quả cao.

Trường Đại Học Công Nghiệp

TP.HCM

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Giảng viên hướng dẫn:

Đinh Đại Gái

ĐỀ TÀI: MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG

Nhóm 14:

STT H VÀ TÊN Ọ VÀ TÊN MSSV

1 Nguy n Văn Nam ễn Văn Nam 14065011

2 Nguy n Quý ễn Văn Nam

3 Nguy n Chí Thành ễn Văn Nam 14105241

4 H Đ c Linh ồ Đức Linh ức Linh 14111151

5 Ph m Hoàng Duy ạm Hoàng Duy 14022631

Định nghĩa

Mô hình hoá toán học môi trường là: “phương pháp nghiên cứu và mô tả các quá trình xảy ra trong một hệ thống môi trường bằng cách sử dụng những quan hệ toán học được đơn giản

hoá, hay các mô hình thu nhỏ”

Rút ngắn thời gian và giảm chi phí đầu tư

Nó được ứng dụng cho kỹ thuật môi trường, quản lý môi trường, cho giám sát, cho hiện

trạng, cho dự báo môi trường

Thay cho việc huy động hàng trăm nhân công với hàng nghìn ngày công, đi nhiều nơi, lấy nhiều mẫu môi trường bằng chương trình toán

Nghiên cứu môi trường xã hội và cộng đồng

Hec Ras

ENVIM 1.0

Mike 11

SMS

Exel

Mô hình toán

Mô hình Hec – Ras (1D) 4.1

Giới thiệu

HEC-RAS của HEC là mô hình tính toán thủy lực do Trung tâm

Kỹ Thuật Thủy Văn – Quân đội Mỹ (The US Army Corps of

Engineers Hydrologic Engineering Center) thiết kế

Công dụng

hệ thống sông

Tính toán 1

sô chất lượng nước như lan truyền dung dịch, các chất

hoà tan

Ví dụ: Bài toán: Một con sông có độ dài L=89000m, mặt cắt hình chữ

nhật Ở thượng lưu có đáy rộng B=460 (m), cao trình đáy h=-8.9 (m) Cứ

sau 3560 (m) thì sông mở rộng 92(m) Biết độ dốc đáy sông và hệ số

nhám không đổi là i=1.25E-5 và n=0.02, lưu lượng tại thượng lưu là

Q=2300 (m3/s) Hãy mô phỏng thủy lực và chất lượng nước trên sông

a)Số liệu các mặt cắt 0m, 1780m, 3560m,5340 m,… tính từ cửa sông

Bước 1: Chuẩn bị

số liệu cho mô hình Hec-Ras

b) Số liệu biên dưới Bước 2 Nhập dữ liệu địa hình

• Chọn hệ đơn vị: Vào Options/Unit systerm chọn Systerm International

• Vào File chọn New Project, đặt tên (title) cho Project Vd1

• Vào Edit/GeoMetric Data, Chọn công cụ River Reach vẽ tuyến sông và đặt tên cho tuyến sông

2 2

• Vào Edit/GeoMetric Data, chọn

công cụ Cross section, Ở cửa sổ mới

chọn Option/Add a new cross section

Sau khi kết thúc nhập liệu vào

File/Save Geometry Data as/ và đặt tên cho file địa hình

Bước 3: Nhập liệu về điều kiện biên

Vào Edit/Unsteady Flow Data

Bước 4: Chạy mô hình

Vào Run/Unsteady Flow Analysis

Bước 5: Trích xuất và hiện thị kết quả Q, h tại các mặt cắt

Vào View/Stage and Flow Hydrographs, chọn mặt cắt

(River Sta) để hiện thị kết quả mô phỏng

vào công cụ “Profile output Table” để trích xuất dữ liệu:

Với chế độ dòng ổn định (2300m3/s) trên toàn bộ nhánh sông thì độ cao mực nước giảm

từ thượng lưu đến hạ lưu.

Nhiệt độ Chất dinh dưỡng Bảo toàn tùy ý

Mô hình HEC-RAS trong mô phỏng chất lượng lượng nước mặt

I) Số liệu chất lượng nước

Edit -> Water Quality Data

1) Điều kiện biên (Boundary conditions)

2) Điều kiện ban đầu (Initial conditions)

3) Hệ số khuếch tán (Dispersion Coefficients)

m là một hệ số; u là tốc độ dòng chảy;

w là độ rộng trung bình của mặt cắt ướt;

y là độ sâu trung bình của mực nước u* là shear vận tốc





gyS

u *

4) Số liệu khí tượng (Meteorology Datasets)

4) Số liệu khí tượng (Meteorology Datasets)

U2 = a + bUzc Trong đó a, b và c là các hệ số Sau khi tính được tốc độ gió ở mực 2m theo công thức trên cần hiệu chỉnh lại theo mức độ ổn định của khí quyển dựa theo số richarson

Nutrient Parameters

Chạy mô hình (Mô phỏng chất lượng nước)

Hiển thị kết quả

View -> WQ Spatial Plot

Hiển thị kết quả

View -> WQ Time Series

Dạng bảng

 Có thể quan sát trực tiếp hình ảnh và bảng biểu trên màn hình để ngườngi sử dụng

có thể nhận biết được những điểm không phù hợp mà có biện pháp sửa chữa mô hình cho hợp lý, phù hợp nhất với thực tế.

 Khả năng phân tích liên hoàn từ quá trình phân tích thuỷ lực đến xói dưới cầu tạm Hoàng Duyo điều kiện rất thuận lợi cho ngườngi sử dụng

Mô hình Exel

 Ví dụ: Nghiên cứu khả năng hấp thụ ammonium trong đất trồng cà phê ở Isao ( Gia Lai)

C o mgN

H 4 /L

C mgN-

NH 4 + /

L

q mgN

H 4 + /g

25,00 0,001 0,250 1000 4,00 -3,00 -0,60250,00 0,002 0,500 500 2,00 -2,70 -0,30175,00 0,010 0,750 100 1,33 -2,00 -0,125100,0

0 0,417 0,996 2,4 1,00 -0,38 -0,002200,0

0 0,417 1,996 2,4 0,50 -0,38 0,300

f(x) = 0 x + 0.78 R² = 0.96

Iasao

q C

K q

1 )

1 ( 1

1

Đánh giá hiện trạng vận chuyển chất ô nhiễm trong mt nước

Minh hoạ tính toán thuỷ lực SMS

Minh hoạ tính toán lan truyền ô nhiễm nước mặt

SMS mô hình hoá vận tốc dòng chảy

Ngoài ra còn có mô hình

Mike 11 (Đan Mạch)

chi tiết, quan lý hoặc vận hành hệ thống sông và kênh dẫn dù hệ thống đó đơn giản hay phức tạp

ngập lụt, dự báo và quản lý lũ, chất lượng nước, phân tích vỡ đập, vận hành công trình, xâm nhập mặn, vận chuyển bùn cát trong sông, kênh dẫn, khu đất ướt và các vùng nước khác

Mô hình ENVIM 1.0 ( Việt Nam)

COD, BOD, SS, TDS

Những điều kiện tối thiểu cần phải có:

 Điều kiện biên

 Thông số đầu vào

 Giới hạn hữu hạn

 Sử dụng máy tính để hỗ trợ giải các bài toán phức tạp

Kết luận

Qua những mô hình toán ở trên đó giúp chúng ta

trong việc nghiên cứu và đánh giá Giúp giảm thời

gian, chi phí cũng như là nhân công Do đó cần tìm hiểu kĩ về các mô hình toán, và ứng dụng của từng

mô hình cho từng lĩnh vực để sử dụng chúng sao cho thích hợp, đạt hiệu quả cao.

Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe