Ứng dụng mô hình Mike 11 đánh giá khả năng cải thiện chất lượng nước sông đồng nai của nhà máy nước thải Tân Uyên, tỉnh Bình Dương
Tóm tắt
Bài báo mô phỏng chất lượng nước (CLN) mặt và đánh giá khả năng cải thiện CLN sông Đồng Nai sau khi Nhà máy nước thải Tân Uyên, công suất 15.000m3/ngày, đêm đi vào hoạt động, trên cơ sở sử dụng Mô hình Mike 11 của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI).
Bạn đang xem: Hướng dẫn sử dụng mike 11 bằng tiếng việt
Từ khóa: Mike 11, sông Đồng Nai, suối Cái, CLN.
1. Đặt vấn đề
Sông Đồng Nai là nguồn tài nguyên nước rất quan trọng cho sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản của tỉnh Đồng Nai và các tỉnh Bình Dương, Bình Phước, TP. Hồ Chí Minh... Do vậy, vấn đề cải thiện CLN mặt sông Đồng Nai luôn được các cơ quan quản lý và các nhà khoa học quan tâm thực hiện.
Nghiên cứu và cải thiện CLN mặt trong nhiều năm qua luôn là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà làm quy hoạch, khoa học và cộng đồng. Chính vì vậy, số lượng các đề tài nghiên cứu khoa học, hội thảo, tư liệu về vấn đề này khá nhiều và đã đạt được kết quả tích cực. Trong đó, việc ứng dụng mô hình hóa đã đem lại những bước tiến mới trong cách tiếp cận và giải quyết vấn đề khoa học hơn. Mô hình Mike 11, không bị hạn chế bởi sự phức tạp của lưu vực áp dụng, là mô hình phù hợp cho việc tính toán hiệu quả và toàn diện, áp dụng cho quy hoạch và quản lý chất lượng nguồn nước và các công trình thủy lợi, nên được lựa chọn để mô phỏng mạng lưới thủy văn, thủy lực và sự lan truyền chất ô nhiễm, qua đó đánh giá diễn biến CLN mặt và khả năng tiếp nhận nước thải của suối Cái và sông Đồng Nai theo kịch bản trước và sau khi Nhà máy nước thải Tân Uyên, công suất 15.000m3/ngày, đêm đi vào hoạt động.
Đối tượng và phương pháp nghiên cứuĐể đánh giá khả năng cải thiện CLN trên sông Đồng Nai, nghiên cứu đã ứng dụng Mô hình Mike 11 (Mô hình thủy động lực học CLN). Mô hình bao gồm các module thủy động lực học (HD); module tải - khuếch tán (AD); module sinh thái (Ecolab). Tiêu chuẩn đánh giá kết quả mô phỏng là hệ số tương quan Pearson (R2) và hệ số hiệu quả mô hình hay còn gọi là hệ số Nash-Sutcliffe (NSE).
a. Sơ đồ thủy lực: Bao gồm 105 nhánh sông, trên các nhánh sông được gắn một số mặt cắt thực đo điển hình để có thể đại diện cho đoạn sông đó làm đường dẫn trong mô hình, sát với kích thước thực tế của sông trong vùng nghiên cứu. Tổng sơ đồ tính, bao gồm 1.289 h-points và 1.005 Q-points được sử dụng cho giải sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott - Ionescu. Trong nghiên cứu này, hệ số nhám Manning n dao động trong khoảng 0,024÷ 0,036; hệ số khuếch tán của mô hình dao động từ 35 ÷ 50.
Biên CLN dựa vào kết quả quan trắc CLN tại các vị trí trên suối Cái, suối Bưng Cù đo đạc vào tháng 2/2020.
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực
Kết quả tính toán cho thấy, sự phù hợp của đường quá trình mực nước, lưu lượng mô phỏng và thực đo tại suối Bưng Cù, sông Đồng Nai với các chỉ số đánh giá theo Bảng 1.
Bảng 1. Kết quả đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình
Giá trị | Trạm thủy văn | Nash-sutcliffe (NSE) | Pearson (R2) |
Mực nước | Suối Bưng Cù | 0,8 | 0,85 |
Sông Đồng Nai | 0,94 | 0,96 | |
Lưu lượng | Suối Bưng Cù | 0,85 | 0,86 |
Sông Đồng Nai | 0,88 | 0,88 |
Nghiên cứu sử dụng kết quả quan trắc CLN có nồng độ cao nhất tại 4 vị trí: NM1 (thượng lưu suối Bưng Cù cách điểm xả thải 280m), NM2 (suối Bưng Cù tại điểm xả thải ), NM4 (suối Cái cách điểm giao với suối Bưng Cù về thượng lưu 200m), NM7 (điểm giao giữa suối Cái và sông Đồng Nai) vào tháng 2/2020, để kiểm định thông số DO, BOD, NH4+ và PO43-, coliform. Kết quả cho thấy, module CLN Ecolab đã mô phỏng tốt cho các thông số này.
1.Các kịch bản tính toán của Mô hình 3. Kết quả và thảo luận
Kịch bản (KB) khi chưa có hệ thống xử lý nước thải (XLNT) (KB 1): Lượng thải ra lưu vực suối Bưng Cù, suối Cái, sông Đồng Nai hiện nay chủ yếu là nước thải sinh hoạt của các hộ dân sinh sống ven các suối, sông này, cùng với lượng nước thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp, kinh doanh, dịch vụ.... (thuộc khu vực phường Thái Hòa, phía nam phường Tân Phước Khánh và phường Bình Chuẩn). Tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất thải ra các suối trong khu vực Dự án là 8.936,9 m3/ngày, đêm ( 0,1034 m3/s).
Hình 11. Lưu vực tiếp nhận nước thải từ suối Bưng Cù, suối Cái và sông Đồng Nai - KB1
KB khi có hệ thống XLNT (KB 2): Lưu lượng nước thải do Nhà máy Tân Uyên thu gom, xử lý và xả thải vào suối Bưng Cù là 15.000 m3/ngày, đêm, với nồng độ nước thải đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột A, kf=0,9, kq=0,9; cùng với nước thải từ các khu vực ngoài phạm vi dự án thu gom, bao gồm nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý (1.652 m3/ngày, đêm) và nước thải từ hoạt động kinh doanh sản xuất, dịch vụ (2.092 m3/ngày, đêm). Do vậy, tổng lượng nước thải vào suối Bưng Cù, suối Cái và sông Đồng Nai trong khu vực nghiên cứu khi đã có hệ thống XLNT: 18.752 m3/ngày, đêm (0,217 m3/s).
Hình 12. Lưu vực thu gom nước thải của Chi nhánh nước thải Tân Uyên và tiếp nhận nước thải từ suối Bưng Cù, suối Cái và sông Đồng Nai - KB2
3.2.Kết quả tính toán mô phỏng
KB1: Khả năng tiếp nhận nguồn thải của suối Bưng Cù, suối Cái và sông Đồng Nai khi chưa có hệ thống XLNT. Báo cáo sử dụng Mô hình MIKE 11 AD để mô phỏng hiện trạng CLN. Tại giao điểm giữa suối Cái và suối Bưng Cù chỉ tiêu NH4+ là (1,4 mg/l), BOD5 (12,37 mg/l), PO43- (1,13 mg/l), tại vị trí giao gữa suối Cái và sông Đồng Nai các chỉ tiêu NH4+, BOD5, PO43- lần lượt là 0,29 mg/l, 3,53 mg/l và 0,083 mg/l. Do đó, CLN của sông Đồng Nai chưa bị tác động ô nhiễm. Các chỉ tiêu NH4+, BOD5, PO43- trên sông Đồng Nai đều đạt yêu cầu theo QCVN 08 – MT/2015: BTNMT, cột A2.
Phạm vi lan truyền của các chỉ tiêu BOD5, NH4+, PO43- tại khu vực nghiên cứu khi chưa có hệ thống xử lý nước thải của Chi nhánh nước thải Tân Uyên theo KB 1 từ Hình 13 - 15.
Khả năng tiếp nhận nguồn thải của suối Cái và sông Đồng Nai tại khu vực nghiên cứu khi chưa có hệ thống XLNT được thể hiện trong Bảng 2. Trong đó, suối Cái chỉ có khả năng tiếp nhận BOD5, sông Đồng Nai vẫn còn khả năng tiếp nhận BOD5, NH4+, PO43-.
Xem thêm: Hướng dẫn làm mồi câu cá chép, bài mồi câu cá chép hiệu quả nhất
MIKE 11 là một phần mềm kỹ thuật chuyên dụng mô phỏng lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các hệ thống dẫn nước khác.MIKE 11 là mô hình động lực một chiều thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp. Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh hoạt và tốc độ, MIKE 11 cung cấp một môi trường thiết...
MIKE 11 MỘT HỆ THỐNG CÔNGCỤ MÔ HÌNH CHO SÔNG VÀ KÊNH DẪN Sách hướng dẫn giới thiệu tóm tắt Tháng 5 năm 2000MIKE 11 MỤC LỤC 1 ..................................................................................................................................... L ỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... 1- 1 1.1 Bản quyền ......................................................................................................................................1-1 1.2 Trách nhiệm hữu hạn ...................................................................................................................1-1 1.3 Về MIKE 11và tài liệu hướng dẫn này....................................................................................1-1 2 ..................................................................................................................................... T RƯỚC KHI BẮT ĐẦU ............................................................................................... 2- 1 2.1 Hỗ trợ của sản phẩm ....................................................................................................................2-1 2.2 Khóa đào tạo của DHI .................................................................................................................2-3 2.3 Ý kiến và đề nghị .........................................................................................................................2-3 3 ..................................................................................................................................... W ELCOME TO MIKE 11 .............................................................................................. 3- 1 3.1 Giới thiệu .......................................................................................................................................3-1 3.2 Mô tả sơ lược về MIKE 11 ........................................................................................................3-1 3.3 MIKE 11.........................................................................................................................................3-2 3.4 Có gì mới? .....................................................................................................................................3-3 4 ..................................................................................................................................... B ẮT ĐẦU ...................................................................................................................... 4- 1 4.1 Yêu cầu phần cứng.......................................................................................................................4-1 4.2 Cài đặt MIKE 11 ..........................................................................................................................4-1 4.3 Khởi động MIKE 11 thế nào ....................................................................................................4-1 ỄN ĐÀN TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM www.tainguyennuoc.vn i DHI Water & Environment MIKE 11 4.4 Hỗ trợ trực tuyến của MIKE 11 ................................................................................................ 4-3 5 ..................................................................................................................................... Là m việc với Giao diện người sử dụng MIKE 11........................................................... 5- 1 5.1 MIKE 11 Editor Files .................................................................................................................. 5-1 5.1.1 Xử lý File ................................................................................................................................ 5-1 5.1.2 Các dạng file ........................................................................................................................ 5-4 5.2 Tổng hợp các Editors – Simulation Editor ............................................................................. 5-4 5.3 Làm việc với Editor mạng sông- Network Editor ................................................................ 5-5 5.3.1 Cửa sổ sơ đồ- Graphical view ....................................................................................... 5-6 5.3.2 Cửa sổ bảng số liệu- Tabular view .............................................................................. 5-8 5.4 Làm việc với Editor mặt cắt- Cross-section Editor ............................................................ 5-16 5.4.1 Cửa sổ dữ liệu thô ............................................................................................................ 5-17 5.4.2 Cửa sổ dữ liệu đã xử lý .................................................................................................. 5-20 5.5 Làm việc với Editor biên (Boundary Editors) ..................................................................... 5-21 5.5.1 Editor chuỗi thời gian- Time series editor.............................................................. 5-22 5.5.2 Editor biên- Boundary editor....................................................................................... 5-26 5.6 Làm việc với Parameter File Editors ..................................................................................... 5-28 5.6.1 Editor thông số thủy động lực- HD parameter editor ........................................ 5-28 5.6.2 Editor thông số tải khuyếch tán- Editor AD parameter editor ........................ 5-32 5.6.3 Editor thông số vận chuyển bùn cát- ST parameter editor ............................... 5-36 5.6.4 Editor thông số chất lượng nước- WQ parameter editor .................................. 5-39 6 .....................................................................................................................................L ẬP MỘT MÔ PHỎNG (SET UP A SIMULATION) ............................................ 6- 1 6.1 Dùng Editor mô phỏng- Simulation Editor ............................................................................ 6-1 6.2 Tập tin editor mô phỏng (Simulation Editor File)- cũng là một bản ghi mô phỏng(Simulation-Log) ........................................................................................................................................... 6-4 7 .....................................................................................................................................H ƯỚNG DẪN HỌC MIKE 11 ................................................................................... 7- 1 7.1 Tôi sẽ học những gì? ................................................................................................................... 7-1 ii DHI Water & Environment
MIKE 11 7.2 Network Editor- Các tiện ích cơ bản .......................................................................................7-1 7.3 Cross-section Editor ..................................................................................................................7-10 7.4 Boundary & Time Series Editor (Editor biên và Chuỗi thời gian) .................................7-13 7.5 HD Parameter Editor .................................................................................................................7-19 7.6 Chạy một mô phỏng ..................................................................................................................7-20 8 ..................................................................................................................................... M IKE View TUTORIAL................................................................................................ 8- 1 8.1 Tổng quan về MIKE View .........................................................................................................8-1 8.2 MIKE Print ....................................................................................................................................8-3 8.3 Tôi sẽ học được những gì trong cuốn hướng dẫn MIKE View? .......................................8-3 8.4 Trước khi bắt đầu .........................................................................................................................8-3 8.5 Về File kết quả của Mike 11 và MOUSE ...............................................................................8-4 8.6 Chúng ta sẽ xem cái gì ................................................................................................................8-4 8.7 Nạp kết quả ....................................................................................................................................8-5 8.8 Thám hiểm cửa sổ MIKE View ................................................................................................8-6 8.9 Xem Dữ liệu hệ thống .................................................................................................................8-6 8.10 Xem kết quả...................................................................................................................................8-9 8.11 Xem các Kết quả trong mặt cặt dọc .......................................................................................8-12 8.12 Xem Chuỗi thời gian .................................................................................................................8-13 9 ......................................................................................................................................Tạ o lập mô hình trình diễn trong đĩa CD - Rom của DHI............................................... 9- 1 9.1 Giới thiệu .......................................................................................................................................9-1 9.2 Cách sử dụng mô hình tạo lập trình diễn ................................................................................9-1 9.3 Sông Cali ........................................................................................................................................9-2 9.4 Vida .................................................................................................................................................9-4 ỄN ĐÀN TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM www.tainguyennuoc.vn iii DHI Water & Environment
MIKE 11 1 LỜI NÓI ĐẦU 1.1 Bản quyền Tài liệu này liên quan đến phần mềm máy tính độc quyền đã được bảo vệ. Khôngđược sao chép, in sang lại tài liệu này hoặc các chương trình có liên quan nếu khôngcó sự chấp thuận bằng văn bản của DHI Water & Environment (DHI). Để biết thêmchi tiết, vui lòng xem ‘Thỏa thuận về bản quyền phần mềm của DHI’ ("DHI Software
Licence Agreement"). 1.2 Trách nhiệm hữu hạn Trách nhiệm của DHI là hữu hạn, như đã mô tả trong Phần III của ‘Thỏa thuận vềbản quyền phần mềm của DHI’: "TRONG MỌI TRƯỜNG HỢP, DHI HOẶC NGƯỜI ĐẠI DIỆN CỦA DHI (CÁCĐẠI LÝ VÀ NHÀ CUNG CẤP) KHÔNG CHỊU TRÁCH NHIỆM VỀ BẤT KỲTHIỆT HẠI NÀO, CHO DÙ ĐÓ LÀ ĐẶC BIỆT, GIÁN TIẾP, NGẪU NHIÊN HAYLÀ HẬU QUẢ THIỆT HẠI KÉO THEO HOẶC TỔN THẤT LỢI NHUẬN KINHDOANH HAY KHOẢN TIẾT KIỆM, GIÁN ĐOẠN HOẠT ĐỘNG HOẶC TỔNTHẤT VỀ TÀI CHÍNH KHÁC PHÁT SINH TỪ VIỆC SỬ DỤNG HAY SỬ DỤNGKHÔNG HIỆU QUẢ SẢN PHẨM PHẦN MỀM NÀY CỦA DHI, NGAY CẢ KHIDHI ĐƯỢC THÔNG BÁO VỀ KHẢ NĂNG THIỆT HẠI CÓ THỂ XẢY RA. GIỚIHẠN NÀY SẼ ĐƯỢC ÁP DỤNG ĐỐI VỚI YÊU CẦU CỦA THIỆT HẠI CÁNHÂN TRONG PHẠM VI LUẬT PHÁP QUI ĐỊNH. MỘT VÀI QUỐC GIA HOẶCBANG KHÔNG CHO PHÉP LOẠI TRỪ HOẶC HẠN CHẾ TRÁCH NHIỆM ĐỐIVỚI NHỮNG THIỆT HẠI DO HẬU QUẢ KÉO THEO, ĐẶC BIỆT, GIÁN TIẾP,NGẪU NHIÊN VÀ DO ĐÓ MỘT SỐ ĐIỀU TRÊN SẼ KHÔNG ÁP DỤNG ĐỐIVỚI QUỐC GIA CỦA BẠN. KHI BẠN MỞ NIÊM PHONG HOẶC CÀI ĐẶTHOẶC SỬ DỤNG GÓI PHẦN MỀM LÀ BẠN ĐÃ CHẤP NHẬN RẰNG CÁCGIỚI HẠN NÊU TRÊN HOẶC CÁC ĐIỀU KHOẢN PHỤ ÁP DỤNG TỐI ĐATHEO LUẬT PHÁP CỦA CÁC GIỚI HẠN TRÊN SẼ ÁP DỤNG KHI BẠN MUAPHẦN MỀM NÀY." 1.3 Về MIKE 11và tài liệu hướng dẫn này MIKE 11, do DHI Water & Environment phát triển, là một gói phần mềm dùng đểmô phỏng dòng chảy/ lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở các cửasông, sông, kênh tưới và các vật thể nước khác. ỄN ĐÀN TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM www.tainguyennuoc.vn 1-1 DHI Water & Environment MIKE 11 Tài liệu này là một mô tả ngắn về MIKE 11 và đặc biệt là MIKE 11 với phần nhấnmạnh về các đặc trưng cơ bản và việc sử dụng Giao diện người sử dụng đồ họa
Windows tích hợp của MIKE 11. Ngoài ra, phần hướng dẫn được trình bày nhằm giớithiệu MIKE 11 đến những người sử dụng chưa có hoặc có rất ít kinh nghiệm làm việcvới MIKE 11 và hướng dẫn họ thông qua phần thiết lập và mô phỏng một hệ thốngsông đơn giản. Phần trình bày kết quả từ MIKE 11 được thực hiện bằng MIKE View. MIKE Viewlà một công cụ trình bày kết quả và báo cáo dựa trên Windows, cho cả MIKE 11 và
MOUSE (MOUSE, do DHI phát triển, là một gói phần mềm để mô phỏng dòng chảymặt, lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở các lưu vực vùng đô thị vàhệ thống cống rãnh). Phần hướng dẫn trình bày nhằm giúp người sử dụng MIKE 11quen với các đặc tính và sử dụng MIKE View. Mô tả chi tiết hơn về MIKE Viewđược trình bày trong một tài liệu riêng về MIKE View. Hướng dẫn sử dụng MIKE 11 (MIKE 11 User Guide) và Tài liệu tham khảo MIKE11 (MIKE 11 Reference Manual) bổ sung cho phần Hỗ trợ trực tuyến (online Help)với các thông tin cần thiết về khái niệm và thuật toán trong quá trình xử lý chính mà
MIKE 11 thực hiện, cũng như mô tả về các kỹ thuật lập mô hình được ứng dụng. Để giúp bạn học cách sử dụng MIKE 11 được hiệu quả, bạn có thể dùng phần Hỗtrợ trực tuyến và tài liệu này để hướng dẫn bạn thông qua các tiện ích/ tính năng của
MIKE 11. 1-2 DHI Water & Environment
MIKE 11 2 TRƯỚC KHI BẮT ĐẦU 2.1 Hỗ trợ của sản phẩm Nếu bạn có thắc mắc gì về MIKE 11 hoặc có vấn đề gì về phần mềm MIKE11, vui lòng tham khảo tài liệu này, Hướng dẫn sử dụng MIKE 11 (MIKE 11User Guide), Tài liệu tham khảo MIKE 11 (MIKE 11 Reference Manual) hoặc
Hỗ trợ trực tuyến (online Help). Bạn có thể tìm thấy thêm các chú dẫn có trong
README file trong các đĩa đã được cập nhật gần đây nhất gửi đến cùng vớiphần cài đặt. Nếu bạn truy cập vào Internet, bạn cũng có thể xem trong mục ‘Những câu hỏithường gặp’ (‘Frequently Asked Questions’ (FAQ)- ) hoặc ‘Các vấn đề đượcnêu và Cách giải quyết’ (‘Reported Problems and Workarounds’) tại trang chủ
MIKE 11 (on the MIKE 11 Home Page). Trang chủ MIKE 11 hiện có tại: ‘http://www.dhi.dk/MIKE 11’. Nếu bạn không thể tìm thấy câu trả lời cho thắc mắc của mình, xin vui lòngliên hệ với đại lý tại địa phương nước bạn. Ở những nước không có đại lý trong nước, bạn có thể liên hệ trực tiếp với DHIbằng thư, điện thoại, fax hoặc thư điện tử (e-mail): DHI – Water & Environment
Agern Allé 112970 Hørsholm