NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIKE 11 TRONG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Mike 11 trong tính toán mô phỏng chất lượng nước sông, thực hiện băng cách mô phỏng các tình huống giả định ở điều kiện ổn định và không ổn định, đưa ra kết quả đánh giá và so sánh với cách tính bằng phương trình Streeter-Phelps mở rộng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIKE 11 TRONG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIKE 11 TRONG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC APPLICATED RESEARCH OF MIKE 11 SOFTWARE IN CALCULATING AND SIMULATION WATER QUALITY SVTH: Nguyễn Dương Quang Chánh Lớp 05MT, Trường Đại học Bách khoa GVHD: TS. Trần Văn Quang Khoa Môi Trường, Trường Đại học Bách khoa TÓM TẮT Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Mike 11 trong tính toán mô phỏng chất lượng nướcsông, thực hiện băng cách mô phỏng các tình huống giả định ở điều kiện ổn định và không ổnđịnh, đưa ra kết quả đánh giá và so sánh với cách tính bằng phương trình Streeter-Phelps mởrộng. ABSTRACT This report is about the applicated research of Mike 11 software in simulating the riverwater quality, done by simulation of supposed situations in static and dynamic conditions, makingassessments and comparisons with the ways calculated by modified Streeter-Phelps equation.1. Mở đầu Ngày nay, quá trình đô thị hóa và phát triển công nghệ đã đem lại những lợi ích tolớn cho con người, tuy nhiên mặt trái của nó là gây ra những tác động t iêu cực đến môitrường sống của chúng ta. Các chất ô nhiễm đưa vào môi trường ngày càng nhiều làm tổnhại các hệ sinh thái-gây tổn hại đến cấu trúc hệ sinh thái và tàn phá các sinh vật, đặc biệt làmôi trường nước. Một nhiệm vụ quan trọng đặt ra là chúng ta phải dự đoán sự biến đổi củamôi trường dưới sự tác động của các yếu tố khác nhau. Do vậy, mô hình hóa môi trường sẽgiúp đưa ra những dự báo trước, từ đó đưa ra những biện pháp quản lý và biện pháp kỹthuật thích hợp. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phầm mềm tính toán mô phỏng chất lượng nướcđang được sử dụng. Mục tiêu của đề tài nhằm nghiên cứu áp dụng phần mềm Mike 11 để : Mô phỏng tính toán chất lượng nước sông thông qua việc chạy thử nghiệm với các thông số giả định trong điều kiện ổn định (static) và không ổn định (dynamic). So sánh kết quả chạy bằng Mike 11 với kết quả tính toán theo phương trình Streeter-Phelps mở rộng.2. Nội dung2.1. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp mô hình toán để tính toán mô phỏng chất lượng nước thảy đổi trêncác tình huống giả định. 417 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 20102.2. Giới thiệu mô hình Mike 11 Mô hình Mike 11 là 1 phần mềm kỹ thuật chuyên dụng do Viện thủy lực Đan Mạch(DHI) xây dựng và phát triển trong khoảng 20 năm trở lại đây, được ứng dụng để môphỏng chế độ thủy lực, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông, trong sông,lòng dẫn, kênh dẫn,… Mike 11 co nhiều module có các khả năng và nhiệm vụ nhau như :module mưa dòng chảy (RR), module thủy động lực học (HD), module tải-khuếch tán(AD), module sinh thái (Ecolab),…; tùy theo mục đích mà kết hợp sử dụng các modulemột cách hợp lý và khoa học. Trong nghiên cứu của mình, tôi sử dụng các module: modulethủy lực (HD), module tải-khuếch tán (AD), module sinh thái (Ecolab) để mô phỏng chấtlượng nước sông.2.2.1. Module thủy lực (HD-Hydrodynamics) Module thủy lực được xây dựng trên cơ sở hệ phương trình Saint-Venant một chiềucho trường hợp dòng không ổn định , gồm 2 phương trình sauPhương trình liên tục Q A q 0 x t Phương trình động lượng: Q2 gQ Q A Q h gA 0 C 2 AR t x x Đây là hệ 2 phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến bậc nhất, được giải bằngphương pháp số với lược đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn (Abbott-Inoescu).2.2.2. Module tải-khuếch tán (AD-Avection Dispersion Module tải-khuếch tán được dùng để mo phỏng sự vận chuyển 1 chiều của chấthuyền phù hoặc hòa tan (phân hủy) trong các lòng dẫn hở với giả thiết các chất này hòa tantrộn lẫn. Quá trình này được biểu diễn qua phương trình sau: C AD AC QC x AKC C 2 q t ...