Bài giảng Mô hình hóa chất lượng nước mặt - Chương mở đầu: Giới thiệu môn học - Đào Nguyên Khôi

Nội dung text: Bài giảng Mô hình hóa chất lượng nước mặt - Chương mở đầu: Giới thiệu môn học - Đào Nguyên Khôi

1. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM Khoa Môi Trường Đề cương bài giảng môn Mô hình hóa Môi trường Mô Hình Hóa Chất Lượng Nước Mặt TS. Đào Nguyên Khôi Bộ môn Tin học Môi trường
2. Nội dung  Thông tin môn học  Mô tả môn học  Chuẩn đầu ra môn học  Tài liệu học tập  Kế hoạch giảng dạy chi tiết  Phương thức đánh giá và quy định chung của môn học 2
3. Thông tin môn học  Tên môn học: Mô hình hóa Môi trường/ Environmental Modeling • Phần 1: Mô hình hóa chất lượng nước mặt/ Surface water quality modeling • Phần 2: Mô hình hóa chất lượng không khí/ Air quality modeling  Mã số môn học: CMT158  Thời điểm tiến hành môn học: Học kỳ II, năm 3  Thông tin giảng viên • Giảng viên: TS. Đào Nguyên Khôi • Đơn vị công tác: Bộ môn Tin học Môi trường, Khoa Môi trường • Hướng nghiên cứu: Mô hình hóa các quá trình ô nhiễm trong môi trường; tài nguyên nước và biến đổi khí hậu. 3
4. Mô tả môn học  Nội dung môn học: Cung cấp các kiến thức cơ bản về mô hình hóa các quá trình lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường nước mặt; và giới thiệu các ứng dụng trong thực tế.  Số tín chỉ: 1.5 (1 LT + 0.5 TH) • Lý thuyết: 15 tiết • Thực hành: 15 tiết • Tự học: 30 tiết  Thực hành: sử dụng mô hình chất lượng nước sông QUAL2K (River and stream water quality Model) 4
5. Chuẩn đầu ra  Về kiến thức • Trình bày được các kiến thức căn bản về mô hình hóa chất lượng nước mặt. • Mô phỏng các quá trình lan truyền chất ô nhiễm cho các trường hợp cụ thể.  Về kỹ năng • Sử dụng căn bản mô hình QUAL2K trong mô phỏng quá trình lan truyền chất ô nhiễm.  Về thái độ • Tham gia tích cực vào các buổi học lý thuyết và thực hành. • Thể hiện năng lực tự học chủ động. 5
6. Tài liệu học tập  Bài giảng môn học và tài liệu hướng dẫn thực hành sẽ được giảng viên cung cấp trong trước mỗi buổi học.  Tài liệu tham khảo • Chapra S.C., 2008. Surface water-quality modeling. Waveland Press, Inc. • Chapra S.C., Pelletier G.J., Tao H., 2008. QUAL2K: A modeling framework for simulating river and stream water quality, Version 2.11: Documentation and Users Manual. Civil and Environmental Engineering Dept., Tufts University, Medford, MA. • Chin D.A., 2013. Water quality engineering in natural systems. John Wiley & Sons, Inc. • Thoman R.V., John A. Mueller., 1987. Principles of surface water quality modeling and control. Harper & Row Publishers, Inc. 6
7. Kế hoạch giảng dạy chi tiết Thời lượng Nội dung Giới thiệu môn học Giới thiệu về mô hình hóa và mô hình toán Mô hình hóa & mô hình hóa môi trường Tuần 1 Mô hình toán và các bước xây dựng mô hình toán (3 LT) Tổng quan về mô hình hóa chất lượng nước mặt Các đại lượng căn bản (nồng độ, lưu lượng, tải lượng, ) Các mô hình toán (khái niệm, phân loại) Các ứng dụng mô hình hóa chất lượng nước mặt Cân bằng khối lượng vật chất cho hồ hòa trộn tốt Tuần 2 Thiết lập phương trình cân bằng khối lượng (3 LT) Lời giải trong trường hợp ổn định Lời giải trong trường hợp không ổn định 7
8. Kế hoạch giảng dạy chi tiết Thời lượng Nội dung Chuyển tải và khuyếch tán Khái niệm cơ bản Định luật Fick Tuần 3 Dòng chảy trong kênh, sông (3 LT) Hình thái: bề rộng, độ sâu, độ dốc, Thủy văn: vận tốc, lưu lượng, Đặc điểm hòa trộn (độ khuyếch tán trong kênh sông) BOD và DO Tuần 4 BOD và DO (3 LT) Mô hình BOD cho 1 con kênh Oxy hòa tan bão hòa (ảnh hưởng của T, độ mặn, áp suất) Mô hình Streeter-Phelps Tuần 5 Nguồn điểm (3 LT) Nguồn phân bố 8
9. Kế hoạch giảng dạy chi tiết Thời lượng Nội dung Giới thiệu mô hình QUAL2K Tuần 6 Cơ sở lý thuyết và phạm vi ứng dụng (5 TH) Một vài ứng dụng mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm Cài đặt và làm quen với giao diện mô hình QUAL2K Hướng dẫn thực hành mô hình QUAL2K Tuần 7 Mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm (DO và BOD) cho 1 nhánh (5 TH) sông Hướng dẫn thực hành mô hình QUAL2K Tuần 8 Mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm (DO và BOD) cho 1 con (5 TH) sông với nhiều phụ lưu với các nguồn điểm xã thải bên trong 9
10. QUAL2K: A Modeling Framework for Simulating River and Stream Water Quality (Version 2.11) Current 2.11b8 Version Release Date January 2009 Operating Windows ME/2000/XP / MS Office System 2000 or Higher Intended Environmental Engineers/Scientists, Audience Regulatory Agencies Key Words aquatic biology, assessment, compliance, discharge, environmental effects, hydrology, NPS related, NPDES, point source(s), surface water, Giao diện người dùng trên nền EXCEL test/analysis, TMDL related Media Surface Water Pollutant Conventional Pollutants (Nitrogen, Types Phosphorus, Dissolved Oxygen, BOD, Sediment Oxygen Demand, Algae), pH, Periphyton, Pathogens 10
11. BOD = 2 mg/l DO = 7.5 mg/l T = 20°C Q = 5.787 cms BOD = 5 mg/l 0 km DO = 9 mg/l T = 15°C 20 km Q = 1.157 cms BOD = 200 mg/l DO = 2 mg/l T = 28°C Q = 0.463 cms 40 km Kết quả mô phỏng diễn biến nồng độ BOD và DO dọc theo chiều dài con kênh 60 km 80 km Ví dụ mẫu 100 km 11
12. Phương thức đánh giá và quy định chung  Đánh giá (thang điểm 10, điểm đạt là từ 5 trở lên): • Bài tập về nhà (20%): 1 bài tập được đưa ra trong tuần thứ 6 (buổi thực hành đầu tiên). Sinh viên có nghĩa vụ làm và nộp lại cho giảng viên vào cuối buổi học đó. • Thi cuối kỳ (80%): Hình thức thi viết, đề mở  Quy định chung: • Sinh viên tham dự các buổi học đầy đủ (tối thiểu 80% số buổi học) • Sinh viên vắng mặt quá 2 buổi học (1 buổi lý thuyết và 1 buổi thực hành) sẽ không được tính điểm với môn học này. 12