Tải bản đầy đủ

MÔN MÔ HÌNH HÓA PHẦN II : CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC MẶT

MÔN MÔ HÌNH HÓA
PHẦN II : CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC MẶT

GIỚI THIỆU CHUNG

TS. Nguyễn Hồng Quân
Viện Môi trường và Tài nguyên (IER)
Đại học Quốc gia Tp. Hô Chí Minh

NỘI DUNG
1. Quá trình thủy văn
2. Các nguồn gây ô nhiễm nước mặt
3. Sử dụng mô hình trong quản lý nguồn nước
4. Những giới hạn của mô hình
5. Tài liệu đọc thêm

1


1. QUÁ TRÌNH THỦY VĂN


1. QUÁ TRÌNH THỦY VĂN

Chu trình tuần hoàn thủy văn và cân bằng nước trung bình năm (Chow va nnk, 1988)

2


1. QUÁ TRÌNH THỦY VĂN

Các quá trình vậy lý liên quan đến dòng chảy tràn (Tarboton, 2003)

1. QUÁ TRÌNH THỦY VĂN

Sơ đồ các quá trình chủ yếu trong chu trình thủy văn lưu vực sông (Rientjes, 2004)

3


2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM

2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM

4


2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM
ƒ Nguồn thải công nghiệp
ƒ Đô thị
ƒ Nông nghiệp
ƒ Nuôi trường thủy sản
ƒ Giao thông thủy

2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM

ƒ Nguồn thải tập trung
ƒ Nguồn thải phân tán

5



2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM

2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM

Water quality pollution

6


2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM

(Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường 3 lưu vực sông, 2006)

3. MÔ HÌNH

7


3. MÔ HÌHH

Hệ thống tự nhiên

Lưu lượng

Mưa

Mô hình = Chuyể
Chuyển đổi thế
thế giớ
giới thự
thực vào mô hình toá
toán

Thời gian

Time

Mưa

!
!
!
!

Thông số mô hình
Số liệu khí tượng
Mô hình toán
Điều kiện biên

Mô hình
Thời gian

(Rientjes, 2006)

3. MÔ HÌNH
Mô hình NƯỚ
NƯỚC

(Kalin and Hantush, 2003)

8


3. MÔ HÌNH

(B.Arheimer 2008)

3. MÔ HÌNH
EQUATIONS

Water balance equation
∂S
= P + Gin − (Q + ET + Gout )
∂t

The universal soil loss equation
A =R× K × L× S ×C × P
Continuity equation
∂Q ∂A
+
=0
∂x ∂t

Momentum equation
1 ∂Q
1 ∂ ⎛ Q2 ⎞
∂y

⎟ + g
+
− g (S 0 − S f ) = 0
A ∂t
A ∂x ⎜⎝ A ⎟⎠
∂x

Advection-diffusion equation
∂C ∂u i C
∂ 2C
+
=D 2 ±R
∂t
∂xi
∂xi

9


3. MÔ HÌNH
Countries rely on mathematical models for
water resources management
ƒ EUROPE => Water Framework Directive “models are
powerful tools for efficient water management and planning ”
(B.Arheimer, J. Olsson , 2005; Hattermann and Kundzewicz, 2009)
ƒ The US: Total Maximum Daily Load (TMDL) => “Models are
the means of making predictions”; “Model results are the
backbone of a TDML” (K. H. Reckhow et al, 2001; Lung, 2001)

3. MÔ HÌNH
Water quality management
ƒ EUROPE => Water Framework Directive
9 Combined emission – water quality based approach for the decrease
of pollution from both point and diffuse sources

ƒ The US: Total Maximum Daily Load (TMDL)
9 TMDL = LA + WLA + MOS
“A Total Maximum Daily Load is the total amount of pollutant that a given
waterbody can assimilate and still meet state water quality standards.” (US-EPA)

10


3. MÔ HÌNH
(Waste) Load
allocation
Water pollution
Reduction
Watershed water
quality modelling

Water quality
Monitoring

Public participation
Decision-Maker
Communication
(Nguyen, 2010)

3. MÔ HÌNH
(Waste) load allocation and Water pollution reduction

An scenario for (waste) load allocation obtained by reducing 20% loading from
agriculture, 15% from pasture, 20% from urban and 12% from point sources
(US EPA, 2009)

11


3. MÔ HÌNH

(Waste) load allocation and Water pollution reduction

(Nguyen, 2010)

3. MÔ HÌNH
Water monitoring

(Gallé et al., 2009 )

12


3. MÔ HÌNH
Public participation
Model-supported water management
Recommendation(s) for
decision
making

Decision
Decision
making
making

Next
iteration:
mitigation,
adaptation,
compensation,
new alternatives

1. Problem
description and
goals definition

yes

no

Acceptable
consensus?

2. Conceptualisation (way of
solution):
(a) identification of measures
(b) identification of criteria and
indicators
(c) model set-up, calibration and
validation

6. Comparison
and negotiation

5. Evaluation
of the management
alternatives

3. Scenario definition
and identifications of
management
alternatives

4. Simulation and
estimation of
effects/impacts

Framework for modelsupported participatory
planning of measures
and Integrated River
Basin Management
(planning framework)

Stakeholder participation needed
Model-support needed

(Becker et al., 2009)

3. MÔ HÌNH
Decision-maker communication
ƒ Decision support system
ƒ Uncertainty communication

13


3. MÔ HÌNH
Decision-maker communication

(Meon et al., 2008)

3. MÔ HÌNH
Criteria

AGNPS

CNS

SWAT

HSPF

HBV

ANSWER
S-2000

SHE and
SHETRA
N

DWSM

3

1. Model structure
Hydrology

1

1

2

2

2

2

3

Erosion and sedimentation

1

0

2

2

2

2

3

3

Nutrient

2

2

3

3

3

3

3

2

River routing

1

0

2

2

2

2

3

2

Temporal discretization

1

0

2

3

2

3

3

3

Spatial discretization

1

1

3

3

2

3

3

2

Input data

3

3

1

2

2

2

1

2

Model paramters

3

3

2

2

2

2

1

2

4. Modelling objectives

2

0

2

3

2

2

2

2

5. Model instructions

3

2

3

3

2

2

1

1

18

12

22

25

21

23

23

22

2. Scale

3. Data requirement

Sum

(Nguyen, 2010)

14


3. MÔ HÌNH

Selected steps in developing a hydrologic and
water quality model (Refsgaard, 1996)

(L.A. Tuan, 2008)

3. MÔ HÌHH
Phân loại mô hình
ƒ Mô hình ngẫu nhiên
ƒ Mô hình tất định
ƒ Mô hình vật lý

15


3. MÔ HÌHH
Phân loại mô hình (theo tính phức tạp)
ƒ Empirical model
ƒ Conceptual model
ƒ Physically – based model

3. MÔ HÌHH
Phân loại mô hình (Không gian)
ƒ Lumped model
ƒ Distributed model
ƒ Semi – distributed model

16


3. MÔ HÌHH
Phân loại mô hình (Thời gian)
ƒ Steady state
ƒ Quasi-dynamic
ƒ Dynamic
ƒ Event/continuous

4. GIỚI HẠN MÔ HÌNH

17


4. GIỚI HẠN MÔ HÌNH
Model issues
ƒ Model structure and model complexity
ƒ Scale issues
ƒ Ungauged catchment (limited data)
ƒ Uncertainty

4. GIỚI HẠN MÔ HÌNH
Model
complexity

(Grayson and Blöschl, 2000)

(Rode, 2009)

18


4. GIỚI HẠN MÔ HÌNH
Model
uncertainty

(Novotny, 2002)

4. GIỚI HẠN MÔ HÌNH
Model
uncertainty

Assessments from five consultants
on areas vulnerable to nitrate
pollution from diffuse sources

(Refsgaard , 2006)

19


5. TÀI LIỆU ĐỌC THÊM

5. TÀI LIỆU ĐỌC THÊM
ƒ Mô hình thủy văn
ƒ Phân loại mô hình
ƒ Hiện trạng chất lượng nước
ƒ Mô hình chất lượng nước
ƒ Giới hạn của mô hình

20



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×