Giáo trình Mô hình hoá môi trường: Phần 2

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Mô hình hoá môi trường: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như mô hình hoá trong môi trường nước; mô hình hóa ô nhiễm tiếng ồn; ứng dụng mô hình hóa môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Mô hình hoá môi trường: Phần 2Chương 4: MÔ HÌNH HOÁ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC4.1. Giới thiệu chung và những đặc tính chung của môi trườngnước. Hiện nay vấn đề nước đang là vấn đề được quan tâm nghiên cứu. Theo tổchức y tế thế giới khoảng 30% dân số cong thiếu nước ăn và hơn 35% không đủnước sạch (400 triệu người mắc bệnh đường ruột, giun: 200 triệu, sốt rét: 100triệu, bệnh tả: 20-40 triệu/ năm) Để bảo vệ nguồn tài nguyên nước và kiểm soát ô nhiễm nước cần phảibiết đánh giá chất lượng nước, kiểm soát các nguồn gây ô nhiễm. Ở đây mô hìnhchất lượng nước có một ý nghĩa quan trọng. Thể nước có ba đặc tính chung cơ bản sau: 1) Đặc tính thuỷ động: - Nước sông được đặc trưng bởi hướng dòng chảy và độ sâu tương đối củalớp nước (từ 0,1m/s tới 2-3m/s) - Dòng chảy thay đổi liên tục theo không gian và thời gian. Diễn ra sự xáotrộn liên tục theo phương đứng nhờ dòng đối lưu và dòng rối. Ngoài ra sự xáotrộn theo phương ngang do sự hợp lưu hay những nơi sông rộng. - Kích thước của thuỷ vực và khí hậu quyết định đặc tính thuỷ động củamỗi dạng nước. 2) Đặc tính lý hoá - Thông số vật lý: Màu sắc, mùi vị, nhiệt độ của nước, lượng các chất rắnlơ lửng và hoà tan trong nước, các chất dầu mỡ trên bề mặt nước. - Các thông số hoá học: Phản ánh những đặc tính hoá học hữu cơ và vô cơcủa nước. Đặc tính hoá học hữu cơ của nước thể hiện trong quá trình sử dụng oxyhoà tan trong nước của các loại vi khuẩn, vi sinh vật để phân huỷ các chất hữucơ. Các thông số đặc trưng ở đây là: nhu cầu sinh học BOD (mg/l), nhu cầu oxyhoá học COD (mg/l), nhu cầu oxy tổng cộng TOD (mg/l), tổng số các các bonhữu cơ TOC (mg/l). Trong các thông số trên BOD là thông số quan trọng nhất. Đặc tính hoá vô cơ của nước bao gồm độ mặn, độ cứng, độ pH, độ axit,độ kiềm, lượng chứa các ion, mangan (Mn), clo (Cl) Sunphat (SO4),... 68 3 ) Đặc tính sinh học: Thông số sinh học gồm loại và mật độ củacác vi khuẩn gây bệnh, các vi sinh vật mẫu trong mẫu nước phân tích. Phân loại nguồn nước: - Tuỳ theo mục đích sử dụng được chia thành các loại nguồn nước: cấpcho sinh hoạt, nuôi trồng thuỷ sản. - Theo độ mặn: Nước ngọt, nước lợ và nước mặn - Theo vị trí nguồn nước: Nguồn nước mặt (sông, suối, ao, hồ,...), nguồnnước dưới đất. Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước - Các khối nước như sông, hồ hay bãi nước có thể bị ô nhiễm do cácnguồn từ nơi khác chảy vào, ví dụ như sông có thể bị ô nhiễm do sự lắng đọngtừ không khí, và có thể bị ô nhiễm do sự trao đổi ô nhiễm do bùn lắng phù sa từđáy. - Các nguồn chảy vào có thể được phân thành nguồn điểm hay nguồnkhông điểm phụ thuộc vào điều chất ô nhiễm được đổ vào như một dòng tậptrung dưới dạng ống cống riêng biệt hay chất ô nhiễm đổ xuống sông từ dòngchảy tràn từ bề mặt đất với các chất hoá học và sinh học trong đó. Hình 4-1: Nước thải từ nhà hàng, chợ 69Hình 4-2: Nước thải công nghiệp Hình 4-3: Nước thải sinh hoạt4.2. Các khái niệm cơ bản của mô hình hóa môi trường nước 4.2.1. Một số ký hiệu sử dụng trong mô hình hóa môi trường nước - BOD (Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hoá toàn phần(mg/l). BOD đại diện cho những thành phần có thể phân huỷ sinh học sẽ đòi hỏimột lượng oxy tương ứng với lượng giảm BOD. - BOD5 – Nhu cầu oxy sinh hoá sau thời gian 5 ngày (mg/l) - COD (Chemical Oxygen Demand) – Nhu cầu oxy hoá học (mg/l) - DO (Dissolved Oxygen) - Nồng độ oxy hoà tan (mg/l) 4.2.2. Khối thể tích nước Hình 4-3: Khối thể tích nước - Xét một khối thể tích. Chất lượng nước trong thể tích phụ thuộc vào khốilượng của chất ô nhiễm. - Mô hình chất lượng nước cần thể hiện khối lượng của chất đó trong yếutố thể tích. - Sự thay đổi khối lượng được tính toán bằng sự chênh lệch giữa dòngkhối lượng nhập vào và xuất ra khỏi khối thể tích. 70 4.2.3. Quá trình hình thành chất lượng nước + Chuyển tải (Advection): Khối lượng được dòng chảy vận chuyển theocác thành phần véctơ vận tốc U. Khố lượng chuyền tải theo phương x bằngCxUxdydz. + Khuếch tán (Diffusion): Khuếch tán xảy ra là kết quả của chuyển độngngẫu nhiên. Các chất ô nhiễm khuếch tán rộng trong nước theo cả chiều ngangvà chiều đứng. Hình 4-5: Khuếch tán trong nước (Diffusion) - Khuếch tán phân tử (Molecular Diffusion): Nếu chuyển động ngẫu nhiễnxảy ra dưới tác động sự trao đổi vị trí của các phần tử ...