Thanh nien Trung tam KTTV Qudc Gia trong cong tdc phong chdng vd giam nhe thien tai
U*NG D U N G M O H I N H M T K E 1 1 M O P H O N G T H U Y L U G , C H A T LU*ONG midc C H O L U U V U G S O N G S A I G O N - D O N G N A I
Hoang Thi Thu Trang, Tran Hong Thai, Nguyen Van Thao, Le Vu Viet Phong Vien Khoa hoc K h i tuong Thuy van va M o i truong
Trong nhung nam gdn day, phucmg phdp md hinh todn duac sir
dung rdng rai trong nhieu linh vuc, trong do cd linh vuc qudn ly tdi nguyen va mdi trudng. Cdc md hinh todn ngay cdng chung td la mdt cdng cii manh vd dac luc bdi khd ndng cho ket qua tinh todn nhanh, gid thdnh re, pham vi ung dung rdng, de dang thay ddi cdc kich bdn bai todn, nhdt la trong viec tinh todn, md phdng cdc he thdng lan. Bdi bdo nay trinh bay ung dung cua md hinh MIKE 11 trong viec md phdng va tinh todn che dd thuy vdn, thuy luc, chat luang nuac cho luu vuc sdng Sai Gdn - Ddng Nai.
1. Gioi thieu mo hinh MIKE 11
M o hinh M I K E 11 la mot phan mem k y thuat chuyen dung do Vien Thuy luc Dan Mach ( D H I ) xay dung va phat trien trong khoang 20 nam tro lai day, duoc ung dung de mo phong che do thuy luc, chat luong nuoc va van chuyen bun cat vung cua song, trong song, he thdng tuoi, kenh d i n va cac he thdng dan nude khac.
M I K E 11 bao gdm nhieu m d dun cd cac kha nang va nhiem v u khac nhau nhu: m d dun mua ddng chay (RR), md dun thuy ddng luc ( H D ) , md dun tai - khuech tan ( A D ) , md dun sinh thai (Ecolab) va mdt sd md dun khac. Trong do, md dun thuy luc ( H D ) duoc coi la phan trung tarn cua m d hinh, tuy nhien tuy theo muc dich tinh toan ma chung ta kdt hop sir dung v d i cac m d dun khac mdt each hop ly va khoa hoc. Trong nghien cuu nay, ehung tdi da su dung cac modun H D , A D va Ecolab.
1.1. M6 dun'thuy luc
Modun thuy luc duoc xay dung tren co sd he phuong trinh Saint Venant mdt chieu cho trudng hop ddng khdng dn dinh, gdm hai phuong trinh sau:
Phuang trinh lien tuc
dQ + dA_
dx dt Phuang trinh ddng luang
d dQ
a*
+ g A ^ + m = o ( 2 )
dt dx dx C A R
Hpi thao khoa hgc Thanh nien tan thuII 133
Thanh nien Trung tam KTTV Qudc Gia trong cdng tdc phdng chdng vd gidm nhe thiin tai
Cac phuong trinh (1) va (2) la hai phuong trinh v i phan dao ham rieng p h i tuyen bac n h i t va noi chung khong giai duoc bang phuong phap giai tich. Do do, nguoi ta da giai he phuong trinh nay b i n g phuong phap s i v d i luge do sai phan huu han 6 d i l m i n (Abbott-Inoescu).
1.2. Cdc md dun chat luang nude
DS giai q u y l t v i n d l c h i t lugng nude co lien quan den nhung phan ung sinh hoa, mo hinh M I K E 1 1 su dung dong thoi hai mo dun la mo dun tai - khuech tan ( A D ) va mo dun sinh thai trong tinh toan.
Modun truyen tdi khuech tdn: Modun truyen tai khuech tan dugc dung de mo phong van chuyen mot chieu cua chat huyen phu hoac hoa tan (phan huy) trong cac long dan hd dua tren phuong trinh truyen nhiet v d i gia thiet cac chat nay dugc hoa tan tron lan. Qua trinh nay dugc bieu dien qua phuong trinh sau:
8AC dQC d ( A r s d C \ d t r „ „
+ — AD =-AKC+C2q (3)
dt dx dx\ dx J
trong do, he so phan huy sinh hoc K chi dugc dung k h i cac hien tugng hay qua trinh xem xet co lien quan den cac phan ung sinh hoa. Phuong trinh (3) t h i hien hai co che truyen tai, do la truyen tai doi luu do tac dung cua dong chay va truyen tai k h u l c h tan do Gradien nong do gay ra. Phuong trinh nay cung dugc giai theo phuong phap so v d i so do sai phan an trung tam.
Md dun sinh thai: Modun sinh thai trong mo hinh M I K E 11 giai q u y l t khia canh chat lugng nude trong song tai nhung vung b i anh hudng bdi cac hoat ddng dan sinh kinh t l . v . v . M d dun nay phai dugc di kem v d i m d dun tai - k h u l c h tan, dieu nay cd nghia la md dun chat luong nude giai q u y l t cac qua trinh b i i n d i i sinh hoc cua cac hop chat trong sdng cdn md dun tai - k h u l c h tan dugc dung d l m d phdng qua trinh truyen tai khuech tan cua cac hop c h i t do.
2. Gidi thieu ve Iiru vuc nghien cuu
L u u vuc sdng D i n g N a i la mdt trong nhung l u u vuc sdng l d n cua Viet Nam va giu vai trd vd cung quan trong trong phat t r i l n kinh t l - xa h d i cua d i t nude. L u u vuc nam trong vung k h i hau nhiet ddi gid mua, cd luu vuc tich thuy di t u vung cao nguyen Tay Nguyen d i n h i t d i n g b i n g m i i n Ddng N a m B d , dugc gidi han trong toa do t u 105°30'21" d i n 109°0T20" kinh dd Ddng va t u 10°19'55" d i n 12°20'38" vT dd Bac. Tdng dien tich t u nhien khoang 43.450 k m2. L u u vuc cd hinh nan quat, keo dai t u cuoi sudn Tay cua day Trudng Son thudc N a m Trung B d , qua h i t vung Ddng Nam B d den giap vung D i n g Thap M u o i thudc Ddng b i n g sdng Cdu Long. Ddng chinh sdng D i n g Nai chay theo hudng Ddng B i c - Tay Nam, cac nhanh sdng l d n
Hpi thao khoa hoc Thanh nien ldn thu II 134
Thanh nien Trung tdm KTTV Qudc Gia trong cdng tdc phdng chdng vd giam nhe thien
quan trong dd vao dong chfnh la song L a Nga (nam ben trai dong chinh theo hudng t u thugng nguon ra cua song), song Be, song Sai Gon va song V a m Co (nam ben phai). Toan bo he thdng cac song suoi trong luu vuc tap trung ve cac cua clunh la Ganh Rai va Xoai Rap.
Trong x u thd phat tridn kinh td - xa hdi cua ca nude, khu vuc nay dang va se nay sinh hang loat cac van de d nhiem m d i trudng, dac biet la d nhiem ngudn nude cua hai con sdng chinh va quan trong la sdng Ddng Nai va sdng Sai Gdn. Cac khu dd thi, khu dan cu va khu cdng nghiep tap trung dugc hinh thanh va phat trien manh me doc theo 2 con sdng nay t u thugng nguon (Lam Ddng, Binh Thuan, Binh Phudc, Tay Ninh) den trung luu (Ddng N a i , B i n h Duong) va ha luu (Thanh pho H d Chi M i n h , Ba Ria - Vung Tau) da, dang va se la ngudn gay d nhiem nude cho 2 con sdng nay.
3. Cac tai lieu sir dung
V d i muc tieu tinh toan chat lugng nude, tai lieu va sd lieu phuc v u cho md hinh trong tinh toan can rat nhieu, bao gdm cac sd lieu ve thuy van, thuy luc va chat lugng nude. Cu the nhu sau:
Tdi lieu mat cdt: sd lieu mat cat dugc dung trong tinh toan chu yeu do Tdng cue K h i tugng Thuy van cu (nay la B d Tai nguyen va M d i trudng) do dac nam 2003.
N d i chung sd lieu mat cat su dung trong m d hinh cd dd tin cay tuong ddi cao. So dd hda mang ludi sdng tren l u u vuc dugc the hien nhu hinh 1
Unfilled
Hinh 1. So dd mat cat he thdng sdng Sai Gdn-Bdng Nai
Toan bd he thdng sdng trong khu vuc nghien cuu gdm cd 4 con sdng v d i 52 mat cat, trong do:
- Sdng Ddng Nai: 26 mat cat (tu tram Hoa A n - tram Nha Be)
Hdi thao khoa hoc Thanh nien tan thu- II 135
Thanh nien Trung tam KTTV Quoc Gia trong cdng tdc phong chdng va eiam nhe thien tai - Sdng Sai Gon: 16 mat cat (Tur tram B i n h Phuoc - nam Cat L a i )
- Song Nha Be: 8 mat cat (Tir tram Nha Be - tram V a m Sat)
- Song Long Tau: 2 mat cdt (Tir Phu Xuan - N h a Be - tram Tam Thon Hiep)
Tdi lieu khi ticong thuy vdn: tai lieu khi tuong thuy van bao g6m tai lieu ve muc
nuoc va luu luong, do dac theo gio nam 2005, duoc dung de lam dieu kien bien tren ( Q ~ t ) , bien dudi ( H ~ t ) hoac dd hieu chinh va k i d m dinh md hinh. Danh sach c i c tram thuy van sir dung duoc liet ke trong bang 1.
Bang 1: Danh sach cac tram thuy van sir dung
| S T T Ten t r a m Song
1 Tram thuy van Hoa A n Ddng N a i 2 Tram thuy van Cat L a i Ddng N a i 3 Tram thuy van Nha Be Ddng N a i 4 Tram thuy van Binh Phudc Sai Gdn 5 Tram thuy van Phu A n Sai Gdn 6 Tram thuy van Tam Thdn Hiep L d n g Tau 7 Tram thuy van Vam Sat Nha Be
Tdi lieu chdt luong nuoc: sd lieu chat luong nude mat quan trac tai cac diem l i y m l u vao cac nam 2003, 2004, 2005 va 6 thang d i u nam 2006, trong do sd lieu quan trac nam 2005 duoc dung lam dieu kien bien hoac de hieu chinh va kidm dinh md hinh, chudi sd lieu t u thang 10/2005 ddn thang 12/2005 duoc su dung dd hieu chinh md hinh chat luong nude. Cac chi tieu chat luong nude duoc tinh toan thu thap bao gdm: DO, B O D , T N , TP, tdng Coliforms.
Tdi lieu ve ngudn gdy d nhiem: trong qua trinh phat tridn, cdng nghiep hda va hien dai hda, cac dia phuong tren luu vuc sdng Sai Gdn-Ddng N a i da va dang tidp tuc ddi mat v d i van de d nhiem cac ngudn nude v d i x u hudng ngay mdt gia tang, dac biet la d khu vuc ha luu cua he thong sdng nay. Cac ngudn thai gay d nhidm chinh ddi v d i he thdng sdng Sai Gdn-Dong Nai duoc nhan didn bao gdm:
- Nguon thai t u cac khu dd thi
- Ngudn thai t d cac khu cdng nghiep tap trung - Ngudn thai t u cac co so cdng nghiep phan tan - Ngudn thai t u cac bai rac.
Cac sd lieu thuy van, thuy lire trudc tien duoc su dung de didn toan chd dd thuy luc trong he thdng sdng nghien cuu, lam d i u vao cho bai toan c h i t luong nude, sau
Hpi thao khoa hgc Thanh nien ldn thir II 136
Thanh nien Trung tam KTTV Qudc Gia trong cong tdc phong chdng vd giant nhe thien tai
do kdt hop vdi cac sd lieu chit luong nude de tinh toan mo phong chit luong nude trong cac song.
4. K e t qua u n g dung mo h i n h M I K E 11
4.1. Ket qua tinh todn thuy luc he thong song Sai Gdn - Bong Nai
M u c tieu cua tinh toan thuy luc la de xac dinh mot bo thong so thuy luc phu hop n h i t doi v d i luu vuc nghien cuu, phuc v u cho mo hinh chat luong nude. Can cu vao nhiem vu tinh toan, tai lieu mat cat va cac tai lieu co ban da thu thap duoc, so do tinh toan thuy luc cho mang song Sai Gon - Dong Nai da duoc thu hep lai nhu hinh 1 d tren bdi cac ly do sau:
- Thieu so lieu mat cat tren vung muong luu song Sai Gon
- Thieu so lieu luu luong, muc nude thuc do va mat cat dudi vung Cua Soai Rap va Long Tau - Nga Bay.
Cdc buac irng dung:
Cai dat Thiet lap cac Xay dung Hieu Kiem
mo ~p' dieu kien bien — • dieu kien ~* chinh —p- dinh
hinh tren va dudi ban dau md mo
Bien cua bdi todn duoc xdc dinh nhu sau:
- Bien tren la qua trinh luu luong gio thuc do t u 01/01/2005 den 31/12/2005 tai cac tram Binh Phudc, Hoa A n .
- Bien dudi la qua trinh muc nude gio thuc do t u 01/01/2005 den 31/12/2005 tai cac tram V a m Sat, Tam Thon Hiep.
- Hieu chinh, xac dinh thong so mo hinh
Viec hieu chinh thong so cua mo hinh thuy luc duoc thuc hien chu yeu qua viec thay ddi he s6 nham Manning, budc thdi gian tinh toan va gia tri ban dau. Sau k h i hieu chinh thong sd, mo hinh dam bao do chinh xac can thiet v d i budc thdi gian tinh toan la 1 gid, he s6 nham trong khoang 0.02-0.03. Ket qua hieu chinh mo hinh thuy luc tai Cac tram Cat Lai, Phu A n va Nha Be duoc the hien tren cac hinh 2, 3, 4 nhu sau:
Hinh 2: So sanh muc nude giua ket qua tinh Hinh 3: So sanh muc nude giua k i t qua tinh toan vdi sd lieu thuc do tram Cat Lai. toan vdi sd lieu thuc do tram Phii An.
Hdi thao khoa hoc Thanh nien ldn thir II 137
Thanh nien Trung tam KTTV Qudc Gia trong cons tdc phone chong vd eiam nhe thien tai
Hinh 4: So sanh muc nude giua ket qua tinh toan vdi sd lieu thuc do tram Nha Be.
Sai sd gida so lidu thuc do va tinh toan tai cac tram dugc danh gia theo chi sd Nash-Sutcliffe, cu the nhu trong bang 2.
Bang 2: Phan tich hieu qua va sai sd cua hidu chinh md hinh T T T r a m k i e m d i n h M u c hieu qua cua mo h i n h ( % ) j
1 Cat L a i 90%
2 Nha Be 94%
3 Phu A n 89%
Kiem dinh mo hinh: muc dich cua cdng tac kiem dinh md hinh nham danh gia muc dd phu hop cua bd thdng sd da xac dinh trong phan hidu chinh md hinh. CJ day chung tdi su dung sd lieu thuc muc nude thuc do trong mua kidt t u thang 1/2004 den thang 12/2004 de kiem dinh. Ket qua kidm dinh muc nude tai tram Nha Be dugc trinh bay trong hinh 5 vdi muc dd sai lech dat 92%.
4-2-2004 0-2-2004 S-2-2004 10-2-3004 12-2-2004 14-2-2004
Hinh 5: So sanh muc nude giua tmh toan vdi sd lieu thuc do tram Nha Be nam 2004.
4.2. tfng dung mo hinh MIKE 11 md phdng chdt luang nuac luu vuc song Sai Gon - Bong Nai
Muc tieu: muc tieu la de xac dinh bd thdng sd chat lugng nude phu hgp nhat cho khu vuc nghien cuu. Do han chd vd thdi gian va tai lidu chat lugng nude ndn trong nghien cuu nay chung tdi chi tap trung vao tinh toan mdt sd chi tieu c h i t
Hpi thao khoa hoc Thanh nien ldn thir II 138
Thanh nien Trung tam KTTV Qudc Gia trong cdng tdc phdng chdng vd gidm nhe thien tai luong nuoc co ban quan tam trong song theo thoi gian va khong gian nhu D O , B O D , tdng N i t o , tdng Photpho, tdng Coliforms tuong ung v d i cac didu kidn bien thuy luc va cac ngudn thai.
Thiet lap bai todn: dua trdn ket qua cua md hinh thuy luc da tinh toan d phan
tren. Bai toan chat luong nuoc cho l u u vuc sdng Sai Gdn - Ddng Nai duoc xay dung tiep tuc nhu sau:
- Thiet lap cac dieu kidn bidn ve chat luong nude va cac ngudn thai dd vao sdng: (i) cac thdng sd chat luong nude tai cac bien tren (cac v i t r i quan trac), ( i i ) thdng sd chat luong nude tai cac bien dudi, ( i i i ) v i t r i va ndng dd, luu luong cac ngudn xa thai;
- Hidu chinh m d hinh de xac dinh cac thdng sd phu hop;
- Su dung md hinh v d i cac thdng so m d i duoc xac dinh de md phdng thuy luc va chdt luong nude theo khdng gian, thoi gian v d i cac dieu kien bien thich hop.
Set dd tinh todn: ludi tinh toan trong md hinh chat luong nude nhu Hinh 2 d tren va da duoc thu gon lai bdi cac ly do sau:
- Chu yeu tap trung tinh toan chdt luong nude tren sdng Sai Gdn va Dong Nai - Mang ludi quan trie nude mat chu yeu tap trung tren sdng Sai Gdn va sdng Ddng Nai Sd lieu dau vao cho md hinh chat luong nude bao gdm:
- Cac dieu kien thuy luc bien tren va bien dudi trdn he thdng sdng sau khi da duoc thu gon so dd tinh;
- Cac dieu kidn bien:
+ Dieu kien bien tren la ndng dd chit luong nude gdm 5 chi tieu chit luong nude do t u 01/10/2005 den 31/12/2005 tai cac tram Binh Phudc, Phu A n . + Dieu kien bien dudi la ndng dd chat luong nude gdm 5 chi tieu chat luong nude do t u 01/10/2005 ddn 31/12/2005 tai cac tram Tam Thdn Hiep, Vam Sat.
- Cac nguon d nhiem: (i) v i tri cac ngudn thai dd ra sdng, (ii) ndng do cac chat trong nude thai (iii) luu luong thai.
- Sd lieu chat luong nude tai mdt sd diem quan trac doc sdng duoc su dung cho hidu chinh md liinh. Cac sd lidu nay duoc do dac ddng bd vdi sd lieu dung lam bien tren va bien dudi trong md hinh thuy luc va md hinh chat luong nude.
Hieu chinh mo hinh: ket qua hieu chinh md hinh chat luong nude tai cac tram
Phu A n va Nha Be v d i hai chi tidu D O va B O D duoc md ta nhu trong cac hinh 6, 7, 8 va 9.
Hdi thao khoa hoc Thanh nien ldn thuII 139
Thanh nien Trung tam KTTV Qudc Gia trong cong tdc phdng chdng vd gidm nhe thien tai
So sinh kit qui hitu chinh nong d6 DO voi si lieu thirc do tai tram Phii An nam 2006
==3DOPhu/iriCala»»lDOPh0A«lObs TCVN5942-B
r ; 1.5
1/10 MO 15/10 22/10 1/11 0/11 15/11 22/11 1/12 B/12 15/12 Hinh 6. So sanh ndng do DO giua ket qua tmh toan voi sd lieu thuc do tram Phu An
So sinh ket qui hieu chinh nong di BOD v<H si lieu thu-c do tai tram Phu An nam 2005
|EES3 BOD Phu An Gal — i BOO Pho/>n Obs TCVN5942-Bj
Hinh 8. So sanh nong do BOD giua tinh toan voi so lieu thuc do tram Phu An
So sinh kit qui hit u chinh nong d6 DO vol si ll»u thuc do tai tram Nhi Bi nam 2006
|l^lDOMiaBtC«HTJOKhaB*Ob5 TCVN5942-B|
I/IO ano 1S1C 22/10 1/11 1 15/11 22/11 1/12 8H2 15/12 Hinh 7. So sanh n6ng do DO giua ket qua
tfnh toan vai s6 lieu thuc do tram Nha Be So sanh kit qua hieu chinh nong do BOD vdi so lieu
thvo do tai tram Nha Be nam 2005
|E^3 BOD l*ia B6 Cai — BOD Mia B6 Obs TCW 5942-B |
1/10 15/10 1/11 1W1 1/12 15/12 Hinh 9. So sanh ndng do BOD giua tinh
toan vdi sd lieu thuc do tram Nha Be
Kiem dinh md hinh: kiem dinh md hinh nham danh gia muc dd phu hop cua bd thdng sd da xac dinh trong phan hidu chinh m d hinh. Sd lieu thuc do tir thang 1/2006 den thang 3/2006 duoc dung de kiem dinh. Ket qua kiem dinh md hinh cua cac tram Phu A n va Nha Be cua cac chi tieu D O va B O D duoc trinh bay tuong ung trong hinh 10 va 11.
Kit qui kiim dinh mo hinh chit luro-ng nucVc 2006 j DDOCal 6-2006 • DO Obs a-2006 j
Hinh 10. K i t qua kiem djnh DO
Kdt qua kidm dinh md hinh chat Iiramg nupcVc 2006 El BOD Cat 6-2006 I BOD Obs 8-2006
• - ' . • - - •
- .
Hinh 11. Ket qua k i l m djnh BOD
Theo ket qua tinh toan bidu dien d tren, ta thay sai sd giua kdt qua tinh toan v d i ket qua thuc do nhd hon 20%, nhu vay md hinh c h i t luong nude dat duoc dd chinh xac yeu cau va cd thd ap dung d l du bao chit luong nude d l u u vuc trong tuong lai.
Hdi thdo khoa hoc Thanh nien lan thir II 140
Thanh nien Trung tdm KTTV Qudc Gia trong cdng tdc phbns chdng ™ gidm nhe thien tai
5. Ket luan
Trong nghien cuu nay, phuang phap mo hinh toan da duoc su dung trong viec mo phong chd do thuy van, thuy luc va chat luong nuoc cho he thdng sdng Sai Gon - Ddng Nai - mdt luu vuc sdng l d u va g i u vai trd quan trong trong phat tridn kinh i dat nude. Kdt qua tinh toan, m d phdng thuy van, thuy luc chat luong nude bang mo hinh M I K E 11 kha tdt, cho thay kha nang ung dung hieu qua cua md hinh. Tuy nhien de cd the su dung md hinh tdt hon nua trong hidn tai va tuong lai, ddi hdi so lieu quan trac thuy van, thuy lire va chat luong nude can dong bd, day dac va chinh xac hon.
Tai lieu tham khao
1. Ven T Chow, Larry W Mays, David R Maidment - Applied Hydrology - Mc Graw - Hill International Editions - 1988
2. PGS.TS. Dang Van Bang - Dai hoc Thuy Loi - Mo hinh todn thuy van - Ha Ndi, 2005 Le Trinh, Le Qudc Hung - Mdi trudng luu vuc sdng Ddng Nai-Sai Gdn. Nha xuit ban khoa hoc ky thuat, Ha Ndi. 2004.
3. Tran Hdng Thai va nnk - Bdo cao tong kit dir dn "Ifng dung md hinh tinh todn du bdo 6 nhiem mdi trudng nuac cho cdc luu vuc sdng: Cdu, Nhue - Ddy, Sai Gdn - Ddng Nai" - Vien Khoa hoc Khi tuong Thuy van va Mdi trucmg, Ha Ndi - 2006
4. Vien Khoa hoc Thuy loi Mien nam - Nghien ciru de xuat cdc gidi phdp khoa hoc cdng nghe de dn dinh long ddn ha du he thong sdng Ddng Nai - Sai Gdn phuc vu phdt trien kinh ti - xa hdi vung Ddng Nam Bd. TP Hd Chi Minh, 01 -2005.
5. D H I software - MIKE software 2004 User Guide.
6. DHI software - MIKE 11 Reference Manual - 2004
Hpi thao khoa hoc Thanh nien ldn thir II 141
