...Vũ Minh Đức.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh tế,...
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌ
KHOA KHÍ T
SINH VIÊN : V
NGHIÊN CỨU ÁP D
ĐÁNH GIÁ CH
ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
SINH VIÊN : VŨ MINH ĐỨC
TÊN ĐỒ ÁN
ÁP DỤNG MÔ HÌNH TOÁN MIKE 11 TRONG ÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦ
Hà Nội- 2015
NG HÀ NỘI
NG MÔ HÌNH TOÁN MIKE 11 TRONG
ẦU
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Họ và tên tác giả Đồ án SINH VIÊN : VŨ MINH ĐỨC
TÊN ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH TOÁN MIKE 11 TRONG ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU Chuyên ngành: Thủy văn
Mã ngành: D440224
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS PHẠM VĂN TUẤN
Hà Nội - 2015
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Đồ án này được hoàn thành tại Khoa Khí tượng – Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới ThS PHẠM VĂN TUẤN người đã tận tình hướng dẫn và góp ý chỉ bảo trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các Thầy, Cô giáo trong Khoa khí tượng Thủy văn, Bộ môn Thủy văn, những người đã tận tình giúp đõ truyền đạt kiến thức chuyên môn và kỹ thuật trong suốt quá trình học
thuận lợi trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này,
Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy, Cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn
Sinh Viên
Vũ Minh Đức
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 2
1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU 2
1.1.1 Vị trí địa lý 2
1.1.2 Đặc điểm địa hình 3
1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng 4
1.1.4 Thảm phủ thực vật 4
1.2 ĐẶC ĐIỂM MẠNG LƯỚI SÔNG NGÒI VÀ ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG – THỦY VĂN 5
1.2.1 Mạng lưới sông ngòi 5
1.2.2 Điều kiện khí tượng- thủy văn 6
1.3 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI 7
1.3.1 Tình hình dân số 7
1.3.2 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội 8
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH LỰA CHỌN MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU 9
2.1 LÝ DO LỰA CHỌN MÔ HÌNH 9
2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH NAM – MIKE 11 9
2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MIKE 11 12
2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MIKE 11 – AD 14
2.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MIKE 11 – ECOLAB 17
CHƯƠNG 3 : ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU 22
3.1 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU 22
3.1.1 Số liệu đầu vào của mô hình NAM – MIKE 11 26
3.1.2 Số liệu đầu vào của sơ đồ thủy lực mô hình MIKE 11 28
3.1.3 Số liệu đầu vào của mô hình MIKE 11 – AD và MIKE 11 – ECOLAB 31 3.2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU BẰNG MÔ HÌNH MIKE 11 – AD - ECOLAB 33
3.2.1 Hiệu chỉnh mô hình Mike 11 – HD – AD – ECOLAB 33
3.2.1.1 Mô hình thu ỷ lực Mike 11 – HD 33
Trang 53.2.1.2 Mô hình Mike 11 – AD ( khu ếch tán) 35
3.2.1.3 Mô hình Mike 11 – Ecolab 38
3.2.2 Kiểm định mô hình Mike 11 – HD – AD - ECOLAB 40
3.2.2.1 K ết quả qmô hình Mike 11 – HD 40
3.2.2.2 K ết quả kiểm định sau khi chạy modun AD tải khuếch tán 41
3.2.2.3 K ết quả kiểm định khi chạy modun Ecolab 43
3.2.3 Mô phỏng chất lượng nước sông Cầu bằng mô hình MIKE 11- AD – ECOLAB 46
3.2.3.1 Mô ph ỏng chất lượng nước với MIKE 11 – AD 46
3.2.3.2 Mô ph ỏng chất lượng nước với MIKE 11- Ecolab 49
3.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC 51
3.3.1 Kết quả mô phỏng chất lượng nước của mô hình MIKE 11 – AD 51
3.3.2 Kết quả mô phỏng chất lượng nước của mô hình Mike 11 – ECOLAB 53
3.3 ĐÁNH GIÁ - NHẬN XÉT 53
3.3.1 Đánh giá 53
3.3.2 Nhận xét 55
KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 56
TÀI LIÊU THAM KHẢO 57
PHỤ LỤC THAM KHẢO 58
Trang 6DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Bản đồ lưu vực sông cầu 2
Hình 2 : Bản đồ địa hình lưu vực sông Cầu 3
Hình 3: Mạng lưới sông ngòi lưu vực sông Cầu 5
Hình 4 Cấu trúc của mô hình NAM 11
Hình 5 : Sơ đồ mô tả phương trình liên tục 13
Hình 6 : Sơ đồ dòng chảy giữa hai mặt cắt tính toán 14
Hình 7: Sơ đồ sai phân 16
Hì nh 8: Sơ đồ chuyển hoá gi ữa các hợp phần trong các quá trì nh si nh học 20
Hình 9 : Sơ đồ vị trí 3 điểm điểm đánh giá chất lượng nước 26
Hình 10 : Số liệu khí tượng đầu vào mô hình NAM năm 2007 27
Hình 11 : Số liệu khí tượng đầu vào mô hình NAM năm 2004 28
Hình 12 : số liệu mặt cắt đầu vào của mô hình MIKE 11 29
Hình 13 : mạng lưới mặt cắt thuỷ lực sông Cầu 29
Hình 14: số liệu đầu vào mô hình Mike năm 2007 30
Hình 15 : số liệu đầu vào mô hình Mike năm 2004 31
Hình 16 : Số liệu đầu vào biên trên của mô hình MIKE 11 – AD – ECOLAB 32
Hình 17: Số liệu đầu vào biên dưới của mô hình MIKE 11 – AD – ECOLAB 32
Hình 18 : Thông số Nhám thuỷ lực Manning mô hình Mike 11 hiệu chỉnh năm 2007 33
Hình 19:So sánh kết quả hiệu chỉnh đường quá trình mực nước giữa thực đo và tính toán tại Phúc Lộc Phương năm 2007 34
Hình 20 : Chỉ số Nash và hệ số tương quan đỉnh lũ giữa thực đo và tính toán tại Phúc Lộc Phương năm 2007 34
Hình 21 : Thông số Decay hiệu chỉnh trong mô hình Mike 11 – AD năm 2007 35
Hình 22: Quá trình truyền tải khuếch tán DO theo thời gian trên mặt cắt từ Gia Bẩy về Phả Lại 36
Hình 23: quá trình truyền tải khếch tán DO theo thời gian trên mặt cắt từ Gia Bẩy về Phả Lại 37
Trang 7Hình 24: Các quá trình xảy ra trong modun Ecolab WQ level 1 38
Hình 25: Phương pháp Euler được lựa chọn trong modun sinh thái Ecolab 39
Hình 26: Các biến trạng thái được lựa chon gồm DO, nhiệt độ, BOD 39
Hình 27: Bộ thông số bất biến trong quá trình chạy mô hình được hiệu chỉnh 40
Hình 28: So sánh kiểm định đường quá trình mực nước giữa thực đo và tính toán tại Phúc Lộc Phương năm 2004 40
Hình 29: Chỉ số Nash và hệ số tương quan đỉnh lũ giữa thực đo và tính toán tại Phúc Lộc Phương năm 2004 41
Hình 30: Quá trình truyền tải khuếch tán DO theo thời gian trên mặt cắt từ Gia Bẩy về Phả Lại 42
Hình 31: Quá trình truyền tải khếch tán DO theo thời gian trên mặt cắt từ Gia Bẩy về Phả Lại 43
Hình 32: Đường quá trình biến đổi DO theo thời gian trên mặt cắt từ Gia Bẩy về Phả Lại 43
Hình 33: Đường quá trình biến đổi BOD theo thời gian trên mặt cắt từ Gia Bẩy về Phả Lại 44
Hình 34: Sự biến đổi quang hợp trong cột nước 45
Hình 35: Sự biến đổi của quá trình hiếm khí 46
Hình 36: Thiết lập biên đầu vào của modun AD 47
Hình 37 : Thiết lập thành phần và hệ số decay trong Mike 11 – AD 48
Hình 38: Tiến hành chạy mô phỏng Mike 11 – AD 48
Hình 39: Thiết lập biên đầu vào Mike 11 –Ecolab 49
Hình 40 : Thiết lập phương pháp chạy Euler 49
Hình 41: Các thành phần lựa chọn 50
Hình 42: Bộ thông số lựa chọn Mike 11 - Ecolab 50
Hình 43 :Các quy trình lựa chọn mô phỏng với modun Ecolab 51
Hình 44 :Tiến hành chạy modun Ecolab 51
Hình 45: Sự khếch tán DO theo thời gian từ biên đầu đến biên cuối 52
Hình 46 : Sự biến đổi nồng độ DO theo thời gian 53
Trang 8DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 : Lượng mưa trung bình nhiều năm của một số trạm 7
Bảng 2: Đặc trưng mưa trung bình nhiều năm của trạm Thái Nguyên và Bắc Kạn ( mm ) 7
Bảng 3 : Danh sách các trạm Thủy Văn thuộc lưu vực sông Cầu 23
Bảng 4: Số l i ệu của các trạm thủy văn được dùng trong mô hì nh 24
Bẳng 5: Vị trí các điểm lấy mẫu 25
Bảng 6 : Giá trị trung bình của DO và BOD qua mỗi đợt quan trắc 31
Bảng 7: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt 54
Bảng 8 :So sánh giá trị trung bình các đợt quan chắc với quy chuẩn kí thuật chất lượng nước 54