Luận văn thạc sĩ áp dụng mô hình mike 21 tính lan truyền chất ô nhiễm nước từ nguồn thải công nghiệp vùng cửa sông ven biển quận hải an thành phồ hải phòng

Luận văn thạc sĩ phân tích áp dụng mô hình mike 21 tính lan truyền chất ô nhiễm nước từ nguồn thải công nghiệp vùng cửa sông, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Văn Nhật
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Chu Hồi
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Áp Dụng Mô Hình MIKE 21 Tính Lan Truyền Chất Ô Nhiễm Nước Từ Nguồn Thải Công Nghiệp Vùng Cửa Sông Ven Biển Quận Hải An, Thành Phố Hải Phòng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu mô hình lan truyền chất ở ven biển
• 1.2. Tình hình nghiên cứu mô hình lan truyền chất ở ven biển trên thế giới
• 1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng mô hình MIKE 21
• 1.4. Tình hình nghiên cứu chất lượng môi trường khu vực Hải Phòng
• 1.5. Mô tả tóm tắt vùng nghiên cứu
• 1.5.1. Giới thiệu về khu công nghiệp Đình Vũ
• 1.5.2. Các hoạt động của khu công nghiệp Đình Vũ
• 1.5.3. Đặc trưng điều kiện tự nhiên
• 1.5.4. Điều kiện thủy hải văn
• 1.5.5. Đặc điểm thuỷ sinh vật
• 1.5.6. Đặc trưng nguồn thải khu công nghiệp Đình Vũ
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.2.1. Phạm vi địa lý
• 2.2.2. Phạm vi vấn đề
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp thông tin
• 2.3.2. Phương pháp kế thừa
• 2.3.3. Phương pháp mô hình toán
• 2.3.4. Phương pháp bản đồ
• 2.3.5. Phương pháp xử lý thông tin và dữ liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Một số vấn đề chất lượng nước cửa sông ven biển
• 3.2. Mô phỏng lan truyền chất trong nước khu vực nghiên cứu
• 3.2.1. Xây dựng miền tính
• 3.2.2. Một số chỉ tiêu sử dụng để đánh giá mức độ phù hợp kết quả tính toán và thực đo các mô hình sử dụng trong luận văn
• 3.2.3. Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình sóng
• 3.2.4. Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình thuỷ lực
• 3.2.5. Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình lan truyền chất
• 3.2.6. Kết quả mô phỏng lan truyền nồng độ một số kim loại nặng năm 2016
• 3.2.7. Trường hợp xảy ra sự cố
• 3.3. Đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động ô nhiễm của nguồn thải công nghiệp
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tính lan truyền ô nhiễm nước tại Hải An Hải Phòng

Ô nhiễm nước là một vấn đề nghiêm trọng tại Hải An, Hải Phòng, nơi có nhiều nguồn thải công nghiệp. Tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn tác động đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Việc nghiên cứu tính lan truyền ô nhiễm nước là cần thiết để đưa ra các giải pháp hiệu quả nhằm bảo vệ môi trường.

1.1. Tình hình ô nhiễm nước tại Hải An

Khu vực Hải An đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm nước nghiêm trọng do các nguồn thải từ khu công nghiệp Đình Vũ. Nước thải chưa qua xử lý được xả thải trực tiếp ra môi trường, gây ra sự gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước.

1.2. Tác động của ô nhiễm nước đến sức khỏe cộng đồng

Ô nhiễm nước không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho người dân sống xung quanh. Các bệnh liên quan đến nước ô nhiễm ngày càng gia tăng, đe dọa đến sức khỏe cộng đồng.

II. Vấn đề ô nhiễm nước và thách thức tại Hải An Hải Phòng

Vấn đề ô nhiễm nước tại Hải An không chỉ là một thách thức môi trường mà còn là một vấn đề xã hội. Các nguồn thải từ khu công nghiệp và hoạt động sinh hoạt của người dân đã tạo ra áp lực lớn lên hệ thống nước. Việc quản lý và xử lý ô nhiễm nước là một nhiệm vụ cấp bách.

2.1. Nguồn thải chính gây ô nhiễm nước

Các nguồn thải chính gây ô nhiễm nước tại Hải An bao gồm nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt và nước thải nông nghiệp. Mỗi nguồn thải đều có những đặc điểm và mức độ ô nhiễm khác nhau, cần được phân tích và đánh giá cụ thể.

2.2. Thách thức trong quản lý ô nhiễm nước

Quản lý ô nhiễm nước tại Hải An gặp nhiều thách thức, bao gồm việc thiếu hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, sự gia tăng dân số và hoạt động công nghiệp. Điều này đòi hỏi các giải pháp đồng bộ và hiệu quả từ các cơ quan chức năng.

III. Phương pháp nghiên cứu tính lan truyền ô nhiễm nước tại Hải An

Để nghiên cứu tính lan truyền ô nhiễm nước tại Hải An, mô hình MIKE 21 đã được áp dụng. Mô hình này cho phép mô phỏng và dự đoán sự lan truyền của các chất ô nhiễm trong nước, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả.

3.1. Giới thiệu mô hình MIKE 21

Mô hình MIKE 21 là một công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng thủy động lực và chất lượng nước. Mô hình này cho phép phân tích sự lan truyền của các chất ô nhiễm trong môi trường nước, giúp các nhà nghiên cứu đưa ra các dự đoán chính xác.

3.2. Quy trình áp dụng mô hình MIKE 21

Quy trình áp dụng mô hình MIKE 21 bao gồm việc thu thập dữ liệu, thiết lập mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn tại Hải An

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nước tại Hải An đang ở mức cao, ảnh hưởng đến chất lượng nước và sức khỏe cộng đồng. Các giải pháp bảo vệ môi trường cần được triển khai ngay.

4.1. Phân tích kết quả mô phỏng ô nhiễm nước

Kết quả mô phỏng cho thấy sự lan truyền của các chất ô nhiễm từ khu công nghiệp Đình Vũ đến khu vực cửa sông ven biển. Nồng độ kim loại nặng và các chất độc hại đang ở mức báo động, cần có biện pháp khắc phục kịp thời.

4.2. Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường

Để giảm thiểu ô nhiễm nước, cần có các giải pháp như cải thiện hệ thống xử lý nước thải, tăng cường quản lý nguồn thải và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu ô nhiễm nước tại Hải An

Nghiên cứu ô nhiễm nước tại Hải An là một bước quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Tương lai của nghiên cứu này cần được tiếp tục phát triển để đưa ra các giải pháp hiệu quả hơn.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu ô nhiễm nước

Nghiên cứu ô nhiễm nước không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tình trạng ô nhiễm mà còn cung cấp cơ sở khoa học cho các quyết định quản lý môi trường. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh phát triển kinh tế hiện nay.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu

Hướng đi tương lai cho nghiên cứu ô nhiễm nước tại Hải An cần tập trung vào việc phát triển các mô hình tiên tiến hơn, cải thiện quy trình quản lý và tăng cường hợp tác giữa các bên liên quan.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm nguồn nước là thách thức toàn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và sức khỏe con người. Ở Việt Nam, nguồn thải công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc gây ô nhiễm nước, đặc biệt là các kim loại nặng độc hại. Khu kinh tế Đình Vũ-Cát Hải, thành lập năm 2008 với diện tích khoảng 216 km², là trung tâm phát triển công nghiệp và cảng biển trọng điểm phía Bắc. Tuy nhiên, các nguồn thải công nghiệp tại đây đã và đang tác động tiêu cực đến chất lượng nước vùng cửa sông ven biển quận Hải An, thành phố Hải Phòng, ảnh hưởng đến ngành nuôi trồng thủy sản với diện tích đầm nuôi gần 3.000 ha.

Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng mô hình MIKE 21 để mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm, đặc biệt là kim loại nặng như Cadimi, Asen, Đồng và Thủy ngân, từ nguồn thải công nghiệp khu công nghiệp Đình Vũ đến vùng cửa sông ven biển Hải An. Nghiên cứu tập trung vào phân tích chế độ thủy lực, mô phỏng lan truyền ô nhiễm và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường khu vực. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu kinh tế Đình Vũ và vùng cửa sông ven biển phía đông quận Hải An, với dữ liệu thu thập từ năm 2015 đến 2016, kết hợp số liệu khí tượng thủy văn, mực nước, sóng, gió và quan trắc chất lượng nước thực tế.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá tác động môi trường của các khu công nghiệp ven biển, hỗ trợ quản lý và bảo vệ nguồn nước, đồng thời góp phần phát triển bền vững ngành nuôi trồng thủy sản tại Hải Phòng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy động lực và chất lượng nước, trong đó:

• Mô hình MIKE 21: Bộ mô hình thủy lực và chất lượng nước hai chiều lưới phi cấu trúc do Viện Thủy lực Đan Mạch phát triển, bao gồm các mô đun MIKE 21 SW (mô phỏng sóng), MIKE 21 FM HD (mô phỏng thủy lực) và MIKE 21 FM EcoLab (mô phỏng chất lượng nước). Mô hình cho phép mô phỏng chính xác chế độ thủy lực vùng cửa sông ven biển phức tạp và quá trình lan truyền ô nhiễm.
• Khái niệm thủy lực cửa sông ven biển: Bao gồm các yếu tố mực nước, dòng chảy, thủy triều, sóng và gió ảnh hưởng đến vận chuyển và khuếch tán chất ô nhiễm.
• Quá trình lan truyền và tích tụ kim loại nặng: Kim loại nặng như Asen, Cadimi, Đồng và Thủy ngân có khả năng tích tụ sinh học, gây độc cho sinh vật thủy sinh và con người. Mô hình EcoLab mô phỏng các quá trình sinh hóa và vận chuyển các chất này trong môi trường nước.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu khí tượng thủy văn (gió, mưa, nhiệt độ, độ ẩm), mực nước, sóng, lưu lượng dòng chảy, chất lượng nước thực đo tại trạm hải văn Hòn Dấu và các điểm quan trắc ven biển Hải Phòng; báo cáo xả thải của khu công nghiệp Đình Vũ; số liệu địa hình và hải đồ từ Bộ Tư lệnh Hải quân Việt Nam.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình MIKE 21 để mô phỏng thủy lực và lan truyền ô nhiễm trong vùng cửa sông ven biển Hải An. Quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên số liệu thực đo các thông số mực nước, sóng, vận tốc dòng chảy và nồng độ ô nhiễm các kim loại nặng trong các tháng 8 và 11 năm 2015, 2016.
• Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu từ năm 2015-2016; xây dựng và hiệu chỉnh mô hình trong năm 2017; phân tích kết quả và đề xuất giải pháp trong năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chất lượng nước vùng cửa sông ven biển Hải An: Độ pH dao động từ 6,3 đến 7,8, nồng độ oxy hòa tan (DO) từ 5,3 đến 7,3 mgO2/l, phù hợp với điều kiện sinh trưởng thủy sản. Tuy nhiên, nồng độ NH4+ cuối vụ thu hoạch đạt 0,16 mg/l, vượt tiêu chuẩn QCVN 10:2008/BTNMT (0,1 mg/l), cho thấy tích tụ dinh dưỡng N, P cần được kiểm soát.
2. Nồng độ kim loại nặng trong nước: Các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd, As, Hg đều dưới ngưỡng quy chuẩn, nhưng hệ số tích tụ Cd lên đến 2,11, cao nhất trong các kim loại, cảnh báo nguy cơ tích tụ độc hại trong sinh vật. Nồng độ TSS dao động trung bình 672 mg/l, cao hơn vào mùa mưa (168-1391 mg/l) so với mùa khô (75-845 mg/l), ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ và vận chuyển kim loại.
3. Mô phỏng lan truyền kim loại nặng: Mô hình MIKE 21 FM hiệu chỉnh cho thấy nồng độ Asen, Cadimi, Đồng và Thủy ngân tại vùng cửa sông biến động theo thủy triều và dòng chảy, với sai số mô hình so với thực đo dưới 15%. Nồng độ kim loại tăng cao tại điểm xả thải khu công nghiệp Đình Vũ và lan truyền theo hướng dòng chảy ra vùng biển ven bờ.
4. Kịch bản sự cố xả thải: Mô phỏng các kịch bản sự cố cho thấy nồng độ kim loại nặng có thể tăng gấp 1,5-2 lần trong vùng cửa sông trong vòng 1 tuần, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nuôi trồng thủy sản.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ô nhiễm kim loại nặng là do nguồn thải công nghiệp đa ngành nghề tại khu công nghiệp Đình Vũ, với lưu lượng nước thải trung bình khoảng 5.500 m³/ngày, đã được xử lý đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT nhưng vẫn còn tồn dư kim loại nặng. Sự biến động theo mùa của nồng độ ô nhiễm liên quan mật thiết đến chế độ thủy triều, dòng chảy và điều kiện khí tượng thủy văn như gió và mưa.

So sánh với các nghiên cứu tương tự trong nước và quốc tế, mô hình MIKE 21 FM cho kết quả mô phỏng chính xác và phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp vùng cửa sông ven biển Hải Phòng. Việc mô phỏng chi tiết theo thời gian và không gian giúp đánh giá rõ ràng tác động của nguồn thải công nghiệp đến môi trường nước và ngành nuôi trồng thủy sản.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ nồng độ kim loại theo thời gian, bản đồ phân bố ô nhiễm không gian và bảng so sánh sai số mô hình với số liệu thực đo, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả mô hình và mức độ ô nhiễm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường xử lý nước thải công nghiệp: Áp dụng công nghệ xử lý nâng cao nhằm giảm nồng độ kim loại nặng trong nước thải trước khi xả ra môi trường, mục tiêu giảm 30% nồng độ kim loại trong vòng 2 năm, do Ban quản lý khu công nghiệp phối hợp với các doanh nghiệp thực hiện.
2. Giám sát chất lượng nước liên tục: Thiết lập hệ thống quan trắc tự động tại các điểm xả thải và vùng cửa sông ven biển, cập nhật dữ liệu hàng tháng để kịp thời phát hiện và xử lý sự cố ô nhiễm, do Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng chủ trì.
3. Quản lý và quy hoạch nuôi trồng thủy sản bền vững: Hướng dẫn người dân điều chỉnh thời gian và mật độ nuôi phù hợp với điều kiện môi trường, giảm thiểu tác động ô nhiễm, thực hiện trong vòng 3 năm tới bởi các cơ quan nông nghiệp và thủy sản.
4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và doanh nghiệp: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về bảo vệ môi trường nước và tác hại của ô nhiễm kim loại nặng, nhằm thúc đẩy sự tham gia tích cực của cộng đồng và doanh nghiệp, triển khai liên tục hàng năm.
5. Xây dựng kế hoạch ứng phó sự cố ô nhiễm: Phát triển các kịch bản ứng phó nhanh khi xảy ra sự cố xả thải vượt ngưỡng, đảm bảo giảm thiểu thiệt hại môi trường và kinh tế, hoàn thiện trong vòng 1 năm, do các cơ quan chức năng phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý môi trường và chính quyền địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý nguồn thải công nghiệp và bảo vệ môi trường ven biển.
2. Doanh nghiệp trong khu công nghiệp Đình Vũ: Áp dụng các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, nâng cao trách nhiệm bảo vệ môi trường trong hoạt động sản xuất.
3. Người nuôi trồng thủy sản và cộng đồng ven biển: Hiểu rõ tác động của ô nhiễm đến sản xuất và sức khỏe, từ đó điều chỉnh phương thức nuôi trồng phù hợp.
4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học môi trường, thủy văn: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy lực và chất lượng nước, ứng dụng mô hình MIKE 21 trong nghiên cứu môi trường ven biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình MIKE 21 có ưu điểm gì trong nghiên cứu ô nhiễm ven biển?
   Mô hình MIKE 21 sử dụng lưới phi cấu trúc linh hoạt, phù hợp với địa hình phức tạp vùng cửa sông ven biển, mô phỏng chính xác thủy lực và lan truyền ô nhiễm theo không gian và thời gian, giúp đánh giá tác động môi trường hiệu quả.

2. Tại sao chọn các kim loại Asen, Cadimi, Đồng và Thủy ngân để mô phỏng?
   Các kim loại này có tính độc hại cao, khả năng tích tụ sinh học và nhân cấp trong chuỗi thức ăn thủy sinh, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và sinh vật, do đó cần được kiểm soát chặt chẽ.

3. Làm thế nào để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình?
   Hiệu chỉnh dựa trên số liệu thực đo mực nước, sóng, vận tốc dòng chảy và nồng độ ô nhiễm tại các điểm quan trắc trong các tháng khác nhau, đảm bảo sai số mô hình dưới 15%, tăng độ tin cậy kết quả.

4. Ảnh hưởng của mùa mưa và mùa khô đến lan truyền ô nhiễm như thế nào?
   Mùa mưa với lượng mưa lớn và dòng chảy mạnh làm tăng khả năng khuếch tán và vận chuyển ô nhiễm, trong khi mùa khô dòng chảy yếu hơn, ô nhiễm có xu hướng tích tụ tại các vùng cửa sông.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm thiểu ô nhiễm từ khu công nghiệp?
   Tăng cường xử lý nước thải công nghiệp bằng công nghệ tiên tiến, kết hợp giám sát liên tục và quản lý chặt chẽ nguồn thải là giải pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng.

Kết luận

• Ứng dụng mô hình MIKE 21 FM hiệu quả trong mô phỏng lan truyền kim loại nặng tại vùng cửa sông ven biển Hải An, với sai số mô hình dưới 15%.
• Nồng độ kim loại nặng như Cadimi và Asen có xu hướng tích tụ cao, đặc biệt trong mùa mưa, gây nguy cơ ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến nuôi trồng thủy sản.
• Chế độ thủy triều, dòng chảy và điều kiện khí tượng thủy văn là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình lan truyền ô nhiễm.
• Đề xuất các giải pháp xử lý nước thải, giám sát môi trường và quản lý nuôi trồng thủy sản nhằm giảm thiểu tác động ô nhiễm.
• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng mô hình cho các khu vực ven biển khác và phát triển hệ thống cảnh báo ô nhiễm tự động.

Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng mô hình trong quản lý môi trường ven biển. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ kỹ thuật, liên hệ chuyên gia nghiên cứu để được tư vấn cụ thể.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tình hình nghiên cứu mô hình lan truyền chất ở ven biển Tình hình nghiên cứu mô hình lan truyền chất ở ven biển trên thế giới Ngày nay, việc sử dụng các mô hình số để tính toán, mô phỏng, đánh giá chất lượng môi trường nước khu vực biển gần bờ, khu bãi tắm, khu nuôi trồng thủy sản đã được thực hiện rất phổ biến trên thế giới. Tùy thuộc vào đối tượng và mục đích nghiên cứu, việc áp dụng các loại mô hình tính toán cũng khác nhau. Có thể liệt kê một số mô hình thường được áp dụng để đánh giá chất lượng nước trên thế giới.

Mô hình WASP7 (Water Quality Analysis Simulation Program 7) là mô hình được xây dựng dựa trên mô hình trước đó (WASP – được xây dựng bởi Di Toro, 1983; Connolly vaf Winfield, 1984; Ambrose, R. Mô hình này được sử dụng để mô phỏng và dự báo chất lượng nước giúp các nhà quản lý đưa ra những quyết định, giải pháp đối phó với các hiện tượng ô nhiễm tự nhiên và từ các hoạt động của con người. Mô hình này cho phép người sử dụng áp dụng trong không gian 1D nhưng cũng có thể mô phỏng tựa 2D và 3D. Mô hình WASP cũng có thể liên kết với các mô hình thủy động lực và vận chuyển trầm tích để mô phỏng trường dòng chảy, nhiệt độ, độ muối và vận chuyển trầm tích.

Mô hình WASP đã được sử dụng để mô phỏng quá trình yếm khí trong vịnh Tampa; Cung ứng Photpho cho hồ Okeechobee; Quá trình yếm khí tại cửa sông Neuse River; Ô nhiễm vật chất hữu cơ dễ phân hủy tại cửa sông Delaware, ô nhiễm kim loại nặng tại sông Deep, bắc Carolina. Mô hình AQUATOX là mô hình mô phỏng hệ sinh thái thủy sinh. Mô hình có thể dự báo quá trình suy tàn do nhiều loại chất gây ô nhiễm môi trường như dinh dưỡng, hóa học hữu cơ và ảnh hưởng của chúng lên các hệ sinh thái, bao gồm các loài cá, động vật không xương sống và các loài thực vật thủy sinh. AQUATOX là công cụ hữu hiệu cho các nhà môi trường học, sinh học, những nhà mô hình hóa chất lượng nước và bất kỳ ai cần quan tâm tới việc đánh giá rủi ro và suy giảm các hệ sinh thái thủy sinh.

4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Mô hình QUAL2K (hay Q2K) (River and Stream Water Quality Model) được nâng cấp từ mô hình trước đó là QUAL2E hay Q2E (Brown và Barnwell, 1987). Đây là mô hình mô phỏng chất lượng nước suối và sông một chiều có sự tham gia của quá trình xáo trộn hoàn toàn. Một đặc điểm linh hoạt của mô hình này là có thể chạy được trong ngôn ngữ Visual Basic hoặc trong môi trường Excel. Mô hình có những đặc điểm sau: có thể tính toán trên từng phân đoạn của sông và các nhánh sông.

Mô hình tính toán chu trình nitơ; Thông qua các chu trình chuyển hóa nitơ để biểu diễn các hợp chất cacbon (loại ôxy hóa nhanh và chậm), các loại cacbon hữu cơ không sống (các phân tử cacbon, nitơ, phốtpho trong các hợp chất hóa học). Các quá trình thiếu hụt ôxy gần tới giá trị không do các quá trình ôxy hóa, trong đó quá trình khử nitơ là bước tương tác đầu tiên. Tính toán thông lượng trao đổi ôxy hòa tan và các dinh dưỡng giữa trầm tích và nước. DELFT 3D của Viện nghiên cứu thuỷ lực Hà Lan cho phép kết hợp giữa mô hình thuỷ lực 3 chiều với mô hình chất lượng nước.

Ưu điểm của mô hình này là việc kết hợp giữa các module tính toán phức tạp để đưa ra những kết quả tính mô phỏng cho nhiều chất và nhiều quá trình tham gia. SMS của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển kỹ thuật của quân đội Mỹ xây dựng cho phép kết hợp giữa mô hình thuỷ lực 1, 2 chiều với mô hình chất lượng nước, trong đó mô đun RMA4 là mô hình số trị vận chuyển các yếu tố chất lượng nước phân bố đồng nhất theo độ sâu. Mô đun này có thể tính toán sự tập trung của 6 thành phần bảo toàn hoặc không bảo toàn theo lưới 1 chiều hoặc 2 chiều. ECOHAM (phiên bản 1 và 2) là mô hình số 3D kết hợp giữa module thủy lực với module sinh thái được nhóm nghiên cứu của Trường đại học Hamburg (Đức) phát triển.

Mô hình chủ yếu tính toán dựa trên chu trình của các hợp phần của nitơ và phốtpho trong đó có tính đến cả thực vật và động vật phù du trong nước biển. ECOSMO (ECOSystem MOdel) là mô hình ba chiều thủy động lực - băng biển - sinh địa hóa. Mô hình được phát triển dựa trên mô hình thủy động lực HAMSOM (HAMburg Shelf Ocean Model) đã được liên kết mô đun động lực -nhiệt động lực biển - băng (Schrum và Backhaus, 1999) và mô đun sinh học (Schrum, 2006). Mô 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] đun sinh học NPZD dựa trên quá trình chuyển đổi giữa mức đầu tiên và thứ hai trong chuỗi thức ăn và được điều khiển bởi các thông lượng nitơ, photpho và silic.

Điều quan trọng trong tính toán mô hình này là thống nhất được giới hạn các chu trình dinh dưỡng vĩ mô và động vật phù du như là mô hình chuẩn đoán biến đổi cho các tương tác phi tuyến trong hệ sinh thái của các mức thứ nhất và thứ hai trong chuỗi thức ăn. Thêm vào đó, mô hình còn tính toán sự biến đổi các mảnh vụn và ôxy để có thể đánh giá được lượng còn lại và các quá trình ôxy hóa. Các tính toán về sinh khối sơ cấp và thứ cấp. Mô hình ECOSMO đã được áp dụng một cách thành công trong việc mô tả khu vực có động lực dinh dưỡng yếu ở khu vực Biển Bắc.

BASINS của EPA nhằm trợ giúp đánh giá kiểm tra hệ thống dữ liệu thông tin môi trường, giúp các hệ thống phân tích môi trường và phân tích các phương án quản lý. Một điểm nổi bật của BASINS là đã đưa vào cách tiếp cận mới dựa trên nền tảng lưu vực sông, có kết hợp quản lý dữ liệu không gian thông qua hệ thông tin địa lý GIS. BASINS có thể dùng cho các mục đích sau: Mô phỏng các điều kiện của lưu vực và đánh giá hiện trạng chất lượng nước; Mô phỏng các tác động của việc thay đổi sử dụng đất có tính đến cân bằng nước, mô phỏng các kịch bản nguồn ô nhiễm điểm và diện, xây dựng và phát triển cách quản lý của cả lưu vực. Các nhóm tham số của mô hình bao gồm: Các hợp chất dinh dưỡng của nitơ và phốtpho, DO, BOD, thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật, bùn.

Bộ phần mềm MIKE do Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) phát triển và được thương mại hoá. Một đặc điểm mạnh của MIKE là rất dễ sử dụng với các giao diện Windows, kết hợp chặt chẽ với GIS (hệ thống thông tin địa lý). MIKE tích hợp các mô đun thuỷ lực (HD) và chất lượng nước (ECOLab), bao gồm: thuỷ lực, truyền tải - khuếch tán chất lượng nước. MIKE là một mô hình với nhiều tính năng mạnh, khả năng ứng dụng rộng rãi cho nhiều dạng thuỷ vực khác nhau.

Tình hình nghiên cứu mô hình lan truyền chất ở ven biển Việt Nam Ở nước ta, trong những năm gần đây, việc xây dựng và ứng dụng mô hình trong nghiên cứu thủy động lực – môi trường đang rất được quan tâm. Trong đó những nghiên cứu, điều tra, tính toán ô nhiễm môi trường các vũng, vịnh và khu vực ven 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] biển - khu vực tập trung chủ yếu các hoạt động kinh tế của con người, ngày càng được tập trung phát triển. Chương trình hợp tác với Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản - JICA (1995 – 1998) của Viện Tài nguyên và Môi trường biển – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã bước đầu sử dụng phương pháp tính dòng vật chất bổ sung (Flux) và quy nguồn (Budget) chạy trên phần mềm chuyên dụng CABARET of LOICZ (Mỹ) để đánh giá mức độ tích tụ và khuếch tán vật chất tại một số điểm thuộc vịnh Hạ Long. Sau đó, phương pháp nghiên cứu này còn được sử dụng tính toán mức độ dinh dưỡng của hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai (Thừa Thiên - Huế).

Tuy nhiên, phương pháp này chưa tính toán đến quá trình khuếch tán vật chất trong không gian và chỉ giới hạn tại một số điểm nhất định. Trong phạm vi luận án tiến sĩ, Hoàng Dương Tùng (2004), đã nghiên cứu sử dụng phần mềm DELFT 3D - WAQ đánh giá khả năng chịu tải ô nhiễm của Hồ Tây xét đến khả năng biến động các yếu tố DO, BOD, COD, NH4+, NO3-, PO4- theo không gian 2 chiều và biến đổi theo thời gian với mục đích xây dựng căn cứ khoa học trong việc xây dựng kế hoạch bảo vệ và phát triển Hồ Tây. Trong khuôn khổ đề tài cấp Bộ, Trần Lưu Khanh (2006) và các cộng sự cũng dựa trên quá trình chuyển hóa các hợp chất dinh dưỡng, hữu cơ cũng như chế độ thủy động lực tại thủy vực nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu sức chịu tải và khả năng tự làm sạch tại khu vực nuôi cá lồng bè ở Phất Cờ (Quảng Ninh) và Tùng Gấu (Hải Phòng). Trong một số nghiên cứu thuộc chương trình cấp Nhà nước và cấp Bộ, các đề tài đã triển khai theo hướng: đánh giá nguồn thải (như ô nhiễm biển do sông truyền tải ra, thuộc đề tài KT.07 - 1996), đánh giá tổn thất môi trường do các hoạt động kinh tế gây ra với vùng ven biển,.

Tuy nhiên, những nghiên cứu này chưa thể hiện được mức độ chi tiết cao trong thủy vực nhỏ và số lượng các biến môi trường còn hạn chế, đồng thời còn mang tính chất vĩ mô cho khu vực nghiên cứu. Bài báo “Đánh giá chất lượng nước vùng cửa sông và biển ven bờ để định hướng giải pháp công nghệ xử lý phù hợp cho mục đích cấp nước sinh hoạt” của PGS.TS Trần Đức Hạ và cộng sự đánh giá chất lượng nước và khả năng sử dụng nước từ các 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] vùng cửa sông và ven biển để cấp nước sinh hoạt đồng thời đề xuất công nghệ màng lọc xử lý nước lợ và nước mặn vùng cửa sông và ven biển để cấp nước sinh hoạt được đăng trên Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng số 10/9 – 2011 [4]. Bài báo “Dự báo mức độ ô nhiễm môi trường do phát triển công nghiệp trên địa bản tỉnh Long An đến năm 2020” của tác giả Nguyễn Văn Phước và công sự sử dụng mô hình ISC 3 và MIKE 11 để xác định mức độ lan truyền ô nhiễm môi trường không khí và nước.