›
›

Giáo trình Mô hình hóa trong quản lý và nghiên cứu môi trường (Phần 2)

pdf 94 trang ngocly 1050
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Mô hình hóa trong quản lý và nghiên cứu môi trường (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_mo_hinh_hoa_trong_quan_ly_va_nghien_cuu_moi_truon.pdf

Nội dung text: Giáo trình Mô hình hóa trong quản lý và nghiên cứu môi trường (Phần 2)

  1. ChươngIII MTSMƠHÌNHCTH Trongthgiihinđiđangdinrartnhiuhotđngsng caconngưimangtínhtíchccđcĩmtthgiihinđivà vănminh,tuynhiêncũngcĩrtnhiuhotđnglàmơnhimmơi trưng,đedađnsckheconngưimàrtnhiuqucgia,nhà khoahcđangtìmcáchđhnchnĩ.Ơnhimmơitrưngbao gm6loichínhlà:ơnhimkhơngkhí(sgiatănghàmlưng, xáo trn thành phn khơng khí), ơ nhim nưc (suy gim cht lưngnưc),ơnhimtingn(giatăngvđlnvàtnsutting n),ơnhimđt(tíchlũyquágiihnchtthirnvàchtđchi trongđt),ơnhimchtphĩngx(rịrvàlanrngcácchtphĩng x,nguyêntcĩhiđnhotđngsng)vàơnhimnhit(hin tưngnĩnglêntồncu). Cĩrtnhiumơhìnhđmơphngvàtínhtốncácquátrình hotđngtrongmơitrưngxungquanh.Chúngđưcđánhgiácĩ tácđngmnhmđngiaiđonnghiêncuđnhlưng,titkim nhiuthigianvàvtchtmàliđemliđchínhxáccao.Trong mơitrưngnơngnghip,mơitrưngđưccoilàcĩngunơnhim khơngxácđnhlngâynhhưngđnmơitrưngsng.ðidin chonhngngunơnhimnàylàơnhimngunnưcmtdocác quátrìnhxĩimịnbmttnhngngunphânbĩnvàhĩachtbĩn hocthivàođt,ơnhimngunnưcngmdocácquátrìnhthm sâucacáchĩachtnơngnghiptrênnhngvùngđtcĩđdn 44
  2. nưccao,mcnưcngmnơng.ðmơphngvicđnhlưnghĩa cácquátrìnhơnhimnày,mtsmơhìnhtiêubiuđưcxâydng vàđưcngdngrtrngrãi. 3.1.MƠHÌNHƠNHIMKHƠNGKHÍ Slantruyncácchtơnhimkhácnhautrênmtdinrng trongkhíquynlàquátrìnhvtlýrtquantrng.Slantruyncác chtơnhimkhơngkhítheodinrngtrongkhíquyncĩthgây ratnthtnngntrongnhngđiukinkhítưngnàođĩ.Vìvy yutkhítưngcnđưcnghiêncucnthn.Cĩnhiuyut nhhưngtikíchthưcvàhìnhdngđámmâyphátthichtkhí vàokhíquyn.ðminhhanhnggìdinraviđám mây này trongquátrìnhlantatrongkhíquyn,chúngtasdnghình3.1. ðưngtrung tâmchùm khĩi Phudinhàm lưngcht ơnhim Giĩ :Chiucaongkhĩi :Chiucaohiuqucangkhĩi :Chiucaothichtơnhim Hs+h :ðnângcangkhĩi Hình3.1:Sơđchùmphântánchtơnhimkhơngkhíđưcsdng trongnhiumơhìnhphântánkhơngkhí 45
  3. Nngđcakhíthayđitrongphmvit100%nhânti0 ti gn biên ca đám mây. Sau mt thi gian nào đĩ, ht nhân 100%khítrnênnhhơn,cịnvàothiđimdàihơn, ht nhân 100%thmchígnnhưkhơngcịnna.Btđutthiđimnày, đimccđi(nngđmtđtccđi)snhhơn100%vàstip tc gim. V thay đi khơng gian thì tit din nng đ cht khí trongđámmâyngàymttrirng,đimccđicanngđ(đim tâmcanĩ)càngngàycàngthpxung.Timtđimnàođĩ, đimccđicanngđtrnênnhhơnmcđnguyhim. Hìnhnàychothysthayđidintíchvàothiđimkhiđám mâychmiđưctothànhđnthiđimkhitimtđimnàođĩ cađámmâynngđtrnênnhhơncácgiátrđưcchnca nngđngưng. 3.1.1.Cácđiukinnhhưngđnspháttáncakhítrong khíquyn 3.1.1.1.Snhhưngcalưngphátthilênspháttán chtkhí Cũngnhưtrongcáctrưnghpphátthitcthivàphátthi liêntc,kíchthưccavùngnguyhimscànglnctheochiu dàilnchiurng,khilưngchtơnhimphátthicàngnhiu. 3.1.1.2.nhhưngđnđnhcakhíquynlênspháttán chtkhí Thi gian trong ngày, bc x mt tri trong vùng phát thi, mcđchephcamâyvàcưngđgiĩđĩngvaitrịquantrng trongspháttánchtơnhimtrongmơitrưngkhơngkhívàvì nhnglýdođĩnênkíchthưccácvùngnguyhimcũngphthuc vàocácyutnày.Cácnhàkhítưngđãđưarasphânloi6mc đnđnh. 46
  4. 3.1.1.3.nhhưngcatínhnicakhílênspháttán cachúng Cácchtkhíphátthivàokhíquyncĩthnnghơnhocnh hơnkhơngkhí.Trongtrưnghpnhhơnkhơngkhí,chtkhí,hay tpchtcĩthhịatrnvikhơngkhítothànhtrngtháicĩmt đgnvikhơngkhí.Nngđmtđtthưnglànhhơnbivì đimvinngđccđidctheođưnglantruyncađámmây sđưcnânglêncao.Tcđnângnhưvycađámmâyslàhàm scahiumtđgiakhívàkhơngkhívàcavntcgiĩ.Giĩ mnhcĩxuhưnggiđámmâybmtđtlâuhơn. Các cht khí nng hơn khơng khí s cĩ xu hưng h thp xungmtđtvàtrongmtsđiukincĩthchmxungmt đthayquayngưclisovihưnggiĩ.Tuynhiên,trongkhib phalỗngbikhơngkhí,timtsthiđimchúngbtđucĩxu hưngthayđigingnhưchtkhícĩmtđgnvimtđca khơngkhí.Như vy, vicxem xét s phát tán ca cht khínng quantrnghơnđivinhnggiátrnngđgnngun. 3.1.1.4.nhhưngchiucaophátthilênspháttánkhí ðasphátthicơngnghipđưcthchinquangkhĩi. Trongtrưnghpnàycácnguyênlýpháttánơnhimđucĩth áp dng, tuy nhiên, nng đ mt đt cĩ s khác bit so vi trưnghpngunthidưimtđt.Hình3.2giithích các nguyênlýcaskhácnhaunày.ðiuquantrngnhtđâylà đimđtđưcnngđccđisnmtiđưngtrungtâmdc theovtkhĩi. Nuchtkhínhhơnkhơngkhíthìsxuthincachtơ nhimgnmtđtsphthucrtnhiuvàovntcgiĩ.ðám mâyhayvtkhĩicĩthnânglênrtnhanh,rtchmhaycĩth khơngnânglênchútnàotuỳthucvàovntcgiĩvàvntc bnthânphátthivàokhơngkhí. 47
  5. Hưnggiĩ a b c Hình3.2 . Mtshiungtphátthidonguncaovinhngđám khĩicĩhìnhdángkhácnhauticácthiđimkhácnhau(a),sphát tánliêntccalungchtkhítrongkhơngkhí(b),vàspháttándịng chtnngcakhívimtquđođcbitcađámmây(c) 3.1.1.5.nhhưngcatrngtháivtlýchtơnhimlêns pháttán ðiuquantrngnacnphibitlàngồichtkhí,giĩcịncĩ th cun theo khĩi, sương mù, sol khí và nhng ht bi. Mt s phátthicịnchacáchpchthĩahc,hayhnhpchthĩahc, bi,solkhí.Cácht,cáctpchtcĩkíchthưclncĩthrơitcác đámmâyvàvtkhĩixungbmtđt.Cáchtnhcĩthđixa cũngnhưcácchtkhí.Cáchtchtlngbaycĩthbchơitrong 48
  6. thigianbgiĩcunđi,mcdùnudngkhíhồntồnchúngcĩ thnhhơnkhơngkhí.Ttccáchintưngnàyđucĩnhhưng lênnngđgnmtđtcachtkhí. 3.1.1.6.nhhưngcatcđphtkhĩiđcaomingng khĩilênspháttán Khícĩthphátthivàokhíquyndưidngcáclungdoáp sutcao.Lungkhímnhđutiêncĩthgâyrasphatrnmnh vànhưvydntisgimnngđcachtkhí.Tuynhiên,sauđĩ khiđámmâyvàvtkhĩichuynđngtheohưnggiĩthìđiunày ítbnhhưnghơn. 3.1.1.7.nhhưngcabmtđmlênspháttánchtkhí Trênthctnhiubmtđmnơixyrasphátthikhơng bngphng.Cácbmtnhưvynhhưngtispháttáncacht khí.Thưngthìnhngbmtđmnhưvylàmtănglênsdch chuynvàphântánchtơnhim. 3.1.1.8.nhhưngcasthayđihưnggiĩlênphmviơnhim Hưnggiĩrtítkhikhơngđitrongthigianphátthi:nĩcĩ ththayđinhiuln.Nhngthayđinhưvycahưnggiĩđưc gilàsnhiu.PhthucvàocácđiukinnđnhA,B,Cmà cht ơ nhim đưc phân tán rng hay hp. Thưng chúng đưc phântántheohìnhqutvigclàđimgâyơnhimvàchydc theohưnggiĩ.ðrngcahìnhqutcĩthtohaynhphthuc vàođnhiuvàđnđnhcamơitrưng. 3.1.2.ðnđnhcakhíquynvàsphânbhàmlưngcht ơnhim 3.1.2.1.Khíquynkhơngnđnhkhibinthiênnhitđca mơitrưng(Tmt)>binthiênnhitđcakhikhí(Tkk) NusphânbnhitđtheochiucaocĩTmt>Tkktclàđ gim nhit đ theo chiu cao mnh hơn so vi đgimnhit đ 49
  7. theoquátrìnhđonnhit–ngưitagiđĩlàphân b nhit đ “siêuđonnhit”thìkhimtkhikhơngkhíbmtlctácđngđy lêncao,nhitđcanĩgimtheoquátrìnhđonnhitTkk Tkk)michuynđngthngđng camtbphnkhơngkhíluơnluơncĩkèmtheogiatc(hình3.3). 50
  8. ðiukinphânbnhitđnêutrên(siêuđonnhit)làđiukinkhí quynkhơngnđnh.Trongđiukinnàycácchtơnhimkhuch tánramơitrưngxungquanhđưcthunlivànhanhchĩng. 3.1.2.2.KhíquyntrungtínhkhiTmt=Tkk Hình3.4. Khíquynnđnhhoc“dưiđonnhit”vikhikhí chưabãohịa(bêntrái)vàbãohịa(bênphi),khinânglêncao khi khí lnh hơn và nng hơn khơng khí xung quanh. Trong trưnghpnàykhikhícĩxuhưngquaytrlivtríbanđu. Ngun:BùiTáLong(2008) Trưng hp phân b nhit đ theo chiu cao trùng vi đon nhit(Tmt=Tkk),tacĩđiukinkhíquyntrungtính. Trongđiukinnàynumtkhikhơngkhívtríbanđu btkỳbđylêncaohocxungthp,nhitđcanĩsnhanh chĩngthayđitheoquátrìnhđonnhitvàluơnluơncânbngvi nhitđmơitrưngxungquanh,khilưngđơnvcanĩkhơng nngcũngkhơngnhhơnsovikhơngkhíxungquanhvà,dođĩ, nĩschimvtrícânbngmimàkhơngtiptcchuyn đng theolcđybanđu.Tagiđiukinnàylàđiukintrungtính. 51
  9. Trongđiukintrungtínhskhuchtáncácchtơnhimkhơng thunlibngđiukinkhơngnđnh. 3.1.2.3.Khíquynnđnhkhi0 Tkk:khíquynkhơngn Tmt=Tkk:khíquyntrungtính Tmt 0hocTmt<0) Tkk’thaychoTkkkhikhơngkhíbãohịa. 52
  10. 3.1.2.5.Hìnhdngcalungkhĩiphthucvàocáccpn đnhkhácnhau Nhitđ Khơngn Unlưn(Tmt>Tkk) ðcao đnh a Hìnhnĩn(Tmt=Tkk) ðcao Trungtính b nđnh Hìnhqut(Tmm Tkk, Tmt Tkk) ðcao Khơngn e đnh Sbin thiênnhitđcamơitrưng(Tmt) Sbinthiênnhitđcakhikhí(Tkk) Hình3.5:Cáctrngtháicamơitrưngvàstácđngcanĩđn sphânbcadikhĩitrongkhơnggian 53
  11. Quátrìnhridinraphnlnlàdoschênhlchnhitđgia lung khĩi vàkhơngkhí xung quanh.S phân bnhit đ theo chiucaocakhíquyncĩliênquanchtchđnchênhlchnhit đnĩitrên. Trongmctrưcđãtrìnhbày,tùythucvàosphânbnhitđ theochiucao,khíquynđưcphânthànhbacpnđnh:khơngn đnh,trungtínhvàn đnh.Hìnhdng và s phân bnngđca lungkhĩiphthucvàođctínhphântngcakhíquyn. Khikhíquynkhơngnđnh,nghĩalàkhisphânbnhitđ theochiucaocĩdngsiêuđonnhit,lungkhĩiscĩdngun lưn(cácphntkhĩikhibmttácđngxáotrnngunhiênnào đĩmàbaylêncaothìnĩstiptcbaylêncaovà,ngưcli,khi hưngxungthpthìnĩstiptcbayxungthp).Trưnghp nàythưngxyravàobanngàykhimttriđtnĩngmtđtvi cưngđbcxlnvàtorađiukinkhơngnđnhcatrưng nhitđ(hình3.5a). Lungkhĩicĩdnghìnhcơn(coning)nhưđưcchra trên (hình3.5b)đưchìnhthànhtrongđiukinkhíquyntrungtính hocgnnhưtrungtính.Trưnghpnàyxyrakhitricĩmây chephlàmchobcxmttrihưngvàomtđtvàobanngày vàbcxhngngoitmtđthưngvàokhơngtrungvàoban đêmđubgim. Lungkhĩihìnhqutthưngxyratrongđiukinkhíquyn nđnhvisphânbchiucaonghchnhitkthpvigiĩnh. Trongđiukinnày,straođiri(khuchtán,phalỗng)theo chiuđngkhơngxyra)mànĩchpháttrintheo chiu ngang làmlungkhĩicĩdngmngvàxoèrngtrênmtbngnhưhình quthình3.5c. Trênhình3.5dlàdnglungkhĩixyratrongtrưnghpkhi xyranghchnhittmingngkhĩixungmtđtcịnphíatrên ngkhĩivncĩphânbnhitđbìnhthưng(đon nhit, siêu 54
  12. đon nhit hoc dưi đon nhit). Trong trưng hp này cht ơ nhimstíchtgnméptrêncalpnghchnhit.Theoquan đimcacácnhàkhítưnghc,trưnghpnàycĩlivmtmơi trưngvìnngđmtđtđưchnchmcthpnht.Trưng hpnàythưngxyravàobuichiutikhimttrilnvàkhi tritrong. 300 0 Sbin thiênnhitđcamơitrưng(Tmt)  C Sbinthiênnhitđcakhikhí(Tkk) Hình3.6.Lungkhĩibhnchcbiêntrênlnbiêndưinhư “mcby”(trapping)–nghchnhitbêndưivàbêntrênngkhĩi Khicĩ sphântngngưcvitrưnghptrên:lp nghch nhit t ming ng khĩi lên phía trên, phía t ming ng khĩi xungđtlàlpsiêuđonnhit,lungkhĩikhuchtánscĩdng nhưđưcchratrênhình3.5e.Trongtrưnghpnày,lungkhĩi khuchtánmnhphíadưi,chúng“xơngkhĩi”mtđt.Theocác nhàkhítưngđâylàtrưnghpbtlivànĩthưngxyravào bansángkhimttrimimcbtđuhâmnĩngmtđtnhưng chưathloiblpnghchnhitlpdưimtđt.Trênhình3.6 làtrưnghplungkhĩibmcktgiahailpnghchnhitnm phía trên và phía dưi ng khĩi. Trong trưng hp này, cht ơ nhimrtkhĩkhuchtánlênphíatrênhayphíadưi. 3.1.3.Phươngtrìnhcơbnmơtstruyntivàkhuchtán chtơnhim Slantruynchtơnhimtrongmơitrưngchtlngvàcht khíđưcxácđnhbihaiquátrìnhcơbn:chuynđngchuynti dochuynđngtrungbìnhcachtlng(chtkhí)vàskhuch 55
  13. tándori.Chínhvìvy,mơhìnhtốnhcphimơtchínhxácc trưngnngđtrungbìnhlncácđctrưngkhuchtánri. Hcácphươngtrìnhchínhxácmơtsthayđitheothigian michititcasthayđitrưngvntcvànngđtrênthct rtkhĩkhthingayckhicĩtrongtaycácphươngtintínhtốn hinđi.Mtcáchtipcntươngđikhthitrênthctlàxemxét vàgiiphươngtrìnhchuynđngtrungbình(phươngtrìnhnàymơ t s phân b nng đ trung bình theo thi gian). Bài tốn lan truynchttrongkhơngkhíđưcđưavtìmnghimcabàitốn biênviphươngtrìnhviphânđohàmriêngcùngđiukinban đuvàđiukinbiên xácđnh.Phươngtrìnhlantruynchtvi cácg iátrtrungbìnhcavntcgiĩvànngđcĩdngsauđây: ∂CCCC ∂ ∂ ∂∂∂∂∂∂∂ C C   C +++=Ux Uy Uz Kx + Ky  +  Kz + S (3.1) ∂t ∂ x ∂ y ∂∂∂∂∂∂∂ zxxyyzz   Trongđĩ Сlàcácgiátrtrungbìnhcanngđ Ux,Uy,Uzlàvntcgiĩtheocácphương Kilàhskhuchtánri(tươngngvicáctrctađ–x,y,z) Slàhàmngun,mơttcđthayđicanngđthtíchdo cácbinđihĩahchaysphânrãcacáccht. Cáctrctađ:trcxhưngtheohưnggiĩ,yhưngvuơng gĩcvixvàmtđt,zlàtrchưnglêntrên. ðgiiquytcácbàitốnthct,phươngtrình(3.1)đưcrút gnbtmtsshng.Trcxđưchưngtheohưng giĩnên thànhphnUyrtnhvàcĩthxpxbng0.ThànhphnUzlà stnghptthànhphnthngđngcavectơvntcgiĩtrung bìnhvàthànhphnthngđng,tcđchuynđngtrungbìnhca chtơnhimWz,chtnàycĩthlơlng,lngđngphthucvào tpchtnhhaynnghơnkhơngkhíxungquanh.Giátrtrungbình 56
  14. cathành phnthng đngcakhikhơngkhí trênmt b mt đmthunnhttươngđinhchonêntrongtrưnghptpcht nhcĩthcoiUz=0.Nuxéttpchtnngkhiđĩkhơngthb quavntcrơi.TrongtrưnghpnàyUzlàvntc lng đng (thamgiavàophươngtrìnhvidutr). TrongtrưnghpcĩgiĩcĩthbquashngcĩKх,cĩlưuý ti s khuch tán ri theo trc x, bi vì theo hưng này dịng khuchtánnhhơnnhiusovidịngchuynti(dovntctrung bìnhcagiĩ). 3.1.4. Mơ hình Gauss tính tốn lan truyn cht ơ nhim khơngkhí MơhìnhvtkhĩiGausslàmttrongsnhngmơhìnhđưc sdngrngrãitrênthgiihinnay.Mơhìnhnàyđưcápdng chocácngunthiđim.Cơscamơhìnhnàylàbiuthcđi viphânbchunhaycịngilàphânbGausscácchtơnhim trongkhíquyn.PhươngpháptươngtnhưvyđãđưcCơquan bovmơitrưngliênbangcaMkhuyncáochocáctínhtốn mangtínhquyphm.Cácmơhìnhdngnàythíchhpcđivi nhngdbáongnhnlndàihn.Cácdbáongn hn đưc thchinvistrgiúpcacácmơhìnhtínhtốnvbnđơ nhimcavùngđivimtgiaiđontươngngvicácđiukin tươngđinđnh.Cácmơhìnhnàycũngcĩthđưcsdngcho cácdbáodàihnnukhongthigiandbáocĩthđưcchiara thànhcáckhongthigiantadng(gnviđiukindng)ca điukinkhítưng.Phươngpháptipcnnhưvylàcnthitđ đánhgiánngđtrungbìnhnămchomtslưnglncácngun phântán.ðthchincácdbáodàihncnphichiahoa(chùm) giĩrathànhcáclp:vntcgiĩđưcchiathànhjlp,hưnggiĩ đưcchiathànhklp,cácthamsliênquantiđnđnhcakhí quyngmeloi,chiucaolpnghchnhit–m.Nhiukhicịn 57
  15. lưuýticácthamskhácnhưnhitđ,đchiusáng,đm.T các s liu khí tưng đưc thuthptrong nhiunăm, cĩthxây dnghàmxácsutf(j,j,e,m, )đctrưngchosxuthinvntc giĩcĩvntcj,hưnggiĩk, Vigithitchtơnhimđưcbotồntrongphmvithi gianđưcxemxétkhiđĩcĩthcoiS=0(trongđiukinnđnh ca khí quyn vi b mt đm tương đi bng phng). Khi đĩ phươngtrình(3.1)cĩthđưavdng: ∂CC ∂∂∂ C  ∂∂ C  Ux− Wz = Ky  +  Kz  (3.2) ∂x ∂∂ zy ∂∂ yz   ∂ z  Trongđĩ:Wzlàvntcrơicachtơnhimtheophươngz. ∂C Kz− C(b − W) = 0 viz=0 ∂z z XétchitithơnvmơhìnhGausstrongtrưnghp d báo ngnhn.PhươngtrìnhGaussđưcsuyratphương trình tng quát(3.2)khicácđiukinsauđâyđưcthchin: a. Nghim khơng ph thuc vào thi gian (trng thái dng, ngunthicĩcácthamsphátthikhơngđitheothigian); b.Vntcgiĩkhơngthayđivànhưnhautrongtồnblp khuchtán; c.Hskhuchtánkhơngphthucvàocáctađ; d.Skhuchtántheohưngxnhsovivntclantruyn trungbìnhtheohưngnày,cĩnghĩalà: ∂C ∂ 2 C U>> Kx ∂x ∂x2 Trong trưng hp này phương trình tng quát theo phương pháptipcnEulercĩdng: 58
  16. ∂C ∂2 C ∂ 2 C U= Ky + Kz (3.3) ∂x ∂y2 ∂ z 2 Vicácđiukinbiên Q C(x,y,z)|= δ (y) δ (z) (3.4) x= 0 U C(x,y,z)|y,z −−>∞ = 0 (3.5) Nguntươngđương haynguno ðnâng vtkhĩi h ðcaohudng H=h+ h ð Sphânbdc cao theohưnggiĩ Nngđtiđcaoz vtlý ca ng khĩi Nngđdctheochiugiĩ ”xtimtđtz=I” Nngđccđitiđim x>0 Hình3.7.SơđmơhìnhkhuchtánGauss Bàitốnbiên(3.3)chonghimtngquátnhưsau: Q Uyz2 2   C(x,y,z)= exp − + (3.6)    4π (KyyKzz) χ 4x Kyy Kzz   Vimiquanh 22Kyyχ 2 2Kzz χ ∂=y , ∂=z (3.7) U U 59
  17. Nghimsđưcvitdưidng Q y2 z 2   C(x,y,z)= exp  − +   (3.8) 2π U σ σ 2σ2 2 σ 2   y z y z   Trongcơngthc(3.8),ngunthiđưcgithitnmtimt đtvàtrùngvigctađ.Trongtrưnghpngunthinmcách mtđtđcaoH(cĩnghĩalànmtiđim(0,0,H),khiđĩcơng thctínhnngđcơbncaGaussslà: Q y2 (zH)− 2   C(x,y,z)= exp  − +   (3.9) 2π U σ σ 2σ2 2 σ 2   y z y z   Q y2   (zH)− 2  =exp −  exp  −  (3.10) 2π U σ σ 2   2  y z 2σy   2 σ z  3.1.4.1. Tính tốn h s phân tán theo phương đng và phươngngang Phươngpháptínhspháttánđámmâykhíơnhimtrongkhí quyntrênthctdatrênhaigithitrngchtkhícĩtrongđám mâykhơngbthtthốtrađi(trênthctvnxyramtstht thốtnàođĩ).Spháttánchtkhítrongkhíquyntuântheoquy lut phân b Gauss theo phương ngang cũng như phương đng. Thêmvàođĩcácthamsthayđinhưhàmscakhongcách; CácthamscaphânbGaussđưctínhtốntthcnghimvà lànhngcơngthcxpx. MơhìnhGausslàmơhìnhđưclýtưnghĩa,cĩnghĩalàcĩ nhnggiihnsauđây:(i)Chngdngchobmtphngvàm; (ii)Rtkhĩlưuýtihiungvtcn;(iii)Cácđiukinkhítưng vàđiukintibmtđtlàkhơngđitimikhongcáchnơi dinraslantruynđámmâykhí;(iv)Chápdngchocáccht khícĩmtđgnvimtđkhơngkhí;(v)Chápdngchocác trưnghpvntcgiĩUw≥1m/s. 60
  18. 3.1.4.2.Cáccơngthcthcttínhσуvàσz Turnerđãđưaracơngthctínhtốnhsphântán δ z(x), δ y(x)làhàmskhongcáchtheohưnggiĩvàđnđnhca khíquynbng3.1,3.2. Cáchs δ yvà δ zlàcácgiátrtrungbìnhtrongkhong thigian10phút(dovy,nngđtpchttínhđưclànngđ trungbìnhtrong10phút),vicáckhongthigiankhác,Gifford (1976)đxutnhưsau: 0,2 Tphut  σy(T)= σ y (10phút).   (3.11) 10  σz(T)= σ z (10phút) (3.12) Bng 3.1 :Cơngthctính δ z(x), δ y(x)chovùngthốngm(nơngthơn) Loi δ y(x) δ z(x) tngkt A 0,22x(1+0,0001x) 0,5 0,2x B 0,16x(1+0,0001x) 0,5 0,12x C 0,11x(1+0,0001x) 0,5 0,08x(1+0,0002x) 0,5 D 0,08x(1+0,0001x) 0,5 0,06x(1+0,0015x) 0,5 E 0,06x(1+0,0001x) 0,5 0,03x(1+0,0003x) 1 F 0,04x(1+0,0001x) 0,5 0,016x(1+0,0003x) 1 Bng 3.2 :Cơngthctính δ z(x), δ y(x)chođiukinthànhph Loitngkt δ y(x) δ z(x) AB 0,32x(1+0,0004x) 0,5 0,24x(1+0,001x) 0,5 C 0,22x(1+0,0004x) 0,5 0,12x D 0,16x(1+0,0004x) 0,5 0,14x(1+0,0003x) 0,5 EF 0,11x(1+0,0004x) 0,5 0,08x(1+0,0005x) 0,5 61
  19. 3.1.4.3.Chiucaohiuqucangkhĩi Timingngkhĩi,nhvntcpht,lungkhĩicĩmtđng năng banđulàmchonĩcĩxuhưngbc thng lêntrên. Mt khác,donhitđcakhĩicaohơnnhitđkhơngkhíxungquanh, lungkhĩichutácdngca“lcni”dochênhlchnhitđgây ra.Cùngvicáclcnâng,lungkhĩichutácđngcalcgiĩnm ngang,dođĩđnhcaonhtcalungkhĩisnmcáchrangkhĩi mt khongcáchnhtđnhnàođĩxuơitheochiu giĩ. Khiđãđt đưcđcaoytclàlúcđngnăngbanđucalungkhĩiđãbtrit tiêuvànhitđkhĩiđãtrnêncânbngvinhitđcakhíquyn doktqucaquátrìnhhồtrnvikhơngkhíxungquanh,lung khĩisgiphươngnmngangsongsongvichiugiĩ. x x+ x Hình3.8.ðnângcavtkhĩivàchiucaohiuqucangkhĩi DatrênktquthcnghimDavidsonW.F.đãđưaracơng thcsauđây–cịnđưcgilàcơngthcBrayant–Davidson 1.4 ω  T  hD =     ,m (3.13) u   T khĩi  Cơngthctrêncĩthphânbitthành2thànhphn: Trongcơngthctrên: D:đưngkínhcamingngkhĩi,m; ω :vntcbanđucalungkhĩitimingngkhĩi,m/s; u:vntcgiĩ,m/s; 62
  20. Tkhoi :Nhitđtuytđicakhĩitimingngkhĩi,K; T :Chênhlchnhitđgiakhĩivàkhơngkhíxungquanh, oChocK. *Cơngthctính ω : L ω = (3.14) S Trongđĩ,L:lưulưngkhíthi(m 3/s) S:dintíchmingracangthi(m 2) LúcđĩchiucaohiuqucangkhĩiH=h+ h ,m vihlàchiucaothccangkhĩi 3.1.5. Mơ hình Berliand tính tốn lan truyn cht ơ nhim trongkhíquyn 3.1.5.1.Sphânbchtơnhimvàphươngtrìnhtốnhc cơbn Liên Xơ cũ, nhng cơng trình nghiên cu lý thuyt v khuchtánđưctinhànhðàiðalýThiênvănTrungương datrênphươngtrìnhviphâncaquátrìnhkhuchtántngun đimcaođưcvitdưidng: ∂CC ∂ ∂2 C  ∂∂ C  uwk+= + k + α C (3.15) y2   z  ∂∂xz∂y  ∂∂ zz  Trongđĩ,C:nngđchtơnhim u:vntcgiĩ ω :vntctheophươngthngđngcachtơnhim. kzvàk y:lnlưtlàhstraođitheocácphươngđng vàngang. α hsxácđnhsthayđinngđchtơnhimdophân huhốhchocdogischbimưa,sương. 63
  21. Cácgithitbanđuđưcthanhnlà:ngunđimđưcđt đcaoz=H(khix=0);cĩsphnxhồntồnchtơnhimt mtđt;nngđchtơnhimtindnđntrittiêukhongcách tươngđixasovingun. Hình3.9.Sphânbcadikhĩivànngđchtơnhimtrongđĩ 3.1.5.2.ðivikhívàbinh Vicácgithitnhưtrên,Berlaindđãchngminhvàđưara cácktqusau: Nngđơnhimtrênmtđtcakhívàbinh: u H1+ n y 2  −1 − 2  M k1 (1+ n) x 4k0 x  C(x,y,z= 0) = e (3.16) 2(1+ n)k1π kx 0 Nngđccđitrênmtđt: 0,116(1+ n)2 M k C = 1 (3.17) max 1,5(1+ n) u1 H k0 u 1 KhongcáchtXMtngunđnvtrícĩnngđmax: 64
  22. 2 u H 1+ n X = 1 (3.18) max 2 3 k1 (1+ n) Trongđĩ: u1:vntcgiĩđcaoz=1m,m/s n=0,15–0,2 k1=0,10,2m/s k0=0,51,0m Cơngthctínhvntcđcaoz: Z  uz= u 10   (3.19) 10  Vi: uz:vntcgiĩđcaoz u10 :vntcgiĩđcao10m 3.1.5.3.ðivibinngchtđngcht Nngđbitrênmtđt: u H1+ n y 2  λ(1+ n) λ −1 −  MH u 2 4k x C = 1 e (1+ n) k1 x 0  (3.20) (x,y,z) 1+ 2λ 1 + λ 2(1+ n) Γ (1 + λ )(kx)1 π kx 0 Trongđĩ v λ = r (3.21) (1+ n)k 1 Nngđbiccđitrênmtđt: 0,063(1+ n)2 M k (1,5 + λ ) 1,5 +λ C = 1 (3.22) max 1,5(1+ n) λ u1 Hk0 u 1 eΓ (1 + λ ) Khongcáchtngunđnvtrícĩnngđmax: 65
  23. u H 1+ n x = 1 (3.23) M 2 (1+ n) (1,5 + λ )k 1 Trongđĩ Γ(1 + λ ) làhàmsGammaca (1+ λ ) 3.1.5.4.Khuchtánchtơnhimtngunđimcaotrong điukinkhơnggiĩ Cácphươngpháptínhtốnkhuchtánchtơnhimnêuratrên đâyđuápdngchotrưnghptricĩgiĩ.ðkđnnhhưngca khuchtánritrongtrưnghptrikhơnggiĩ,BerlaindvàKurebin đãđưaraphươngtrìnhsauđâytronghtođtr: 1∂ ∂ C  ∂∂ C Rkr  + k z +∂∂−= M(r)(zH)0 (3.24) Rr∂ ∂ r  ∂∂ z z Vicácđiukinbiênsauđây: ∂C Khiz=0: k= 0 vàkhi R2+ z 2 →∞ :C → 0 z ∂r Sphânbnngđơnhimtrênmtnmngangvàcĩtính ∂C đixngquatâmngunchonên R= 0 → = 0 ∂r BerlaindvàKurebinđãgiiphươngtrình(3.24)vinghimcĩdng: M a(Hz)R1n++ 1n + + C(R,z) = 2π k (1+ n) 3 3 1 2 2 (1n)++ (1n)  2 (1n) ++ (1n)   2 aH22− z   aH 22 − z  + R            (3.25) Trongđĩ 4k a = 1 (3.26) (1+ n) 2 66
  24. Nngđtrênmtđt: M C = (3.27) R 1+ n 2 2π k1 (1+ n)(aH + R) Nngđccđitrênmtđt(tichânngkhĩi) M(1+ n) 3 C = (3.28) max 3 2(1+ n) 32π k1 H 3.2.MƠHÌNHƠNHIMNƯC 3.2.1.Mtskinthccơbnliênquantimơhìnhhĩacht lưngnưc Cácphnngtrongđĩmthĩachtchusthayđilàmtkhía cnhquantrngliênquantichtđĩtrongmơitrưng,nhưngđiu quantrnghơnlàphixemxéttcđlantruyncahĩachtđĩtrong mơitrưngnưc,vídlantruynkhicht(masstransport)trongh thng sinh thái nưc, lan truyn do dịng chy ca khi nưc (s chuyntiadvection),lantruyndoshịatrnbêntrongkhinưc (sphântándispersion)vàslantruyncáchttrmtíchbêntrong phmvictnưcvàgianưcđáy. Hintnglantruynchttrongmơitrngnc ðccht,nngđthptrongnưctnhiên, tntidng phahịatanvàphahpth. Cácchthịatanđưclantruynbi sdichuyndịngnưcvirtíthockhơngbtrưtdonưc. Chúnghồntồnđưcgianhpvàotrongdịngvàdichuyn vntcnưc.Tươngt,nhnghĩachtđưchpth vàovt liukeohocchtrnlơlngmnvcơbnđưcnpvàodịng nưc,nhưngchúngcĩthtriquanhngquátrìnhlantruynb sungnhư:đĩngcnvàlnghoccxáttáithvn.Nhngquá trìnhnàycĩthlàmchmđisdichuyncacácchthpth 67
  25. sovisdichuynngunnưc.Dovy,đxácđnhhànhvi cacácchthucơđchi,chúngtaphibitcsdichuyn ngunnưcvàsvnchuyncatrmtíchhuynphù.Slan truynhĩachtđctrongnưcchyudavàohaihintưng: chuyntivàphântán.Chuyntilàsdichuyncachthịa tanhayhtrtmnmtvntcdịngtheomttrongbahưng (dc,ngang,thngđng).Sphântánliênquanđnquá trình trongđĩcácchtnàyhịatrnvinhautrongctnưc.Sphân táncũngdinratheocbahưngnhưquátrìnhchuynti.Mt biuđvschuynti,khuchtánri,vàphântántrongmt dịngchyđưcthhintrênhình3.10.Baquátrìnhgĩpphn hịatrngm: Khuch tánphânt (Moleculardiffusion) :Khuchtánphân tlàshịatrncacáchĩachthịatandochuynđngngu nhiêncaphânttrongchtlưu.Nĩđưcgâynênbi đng năng do s chuyn đng lc (vibrational motion), quay trịn (rotationalmotion),tnhtincaphânt(translationalmotion). Vbncht,khuchtánphânttươngtnhưtăngentropynơi màcácchthịatandichuyntnơinngđcaođnnơinng đthptheolutkhuchtáncaFick.ðâylàmthintưngcc kìchm,nĩcĩthkéodài10ngàycho1mgL1(L–đdài,m) cht hịa tan khuch tán qua 10cm ct nưc cho mt ln lan truyncacácchthịatantrongnưctnhiênngoitrsliên quantilantruynqualpmàngmngvàmtib mt tip xúckhí–nưchocvnchuynquanưcchacn. Khuch tán ri (turbulent diffusion): khuch tán ri hay xáo đng(turbulentoreddydiffusion)cĩnghĩalàshịatrncacác chthịatanvàhtmndosritrongphmvivimơ.ðâylàmt quátrìnhtimcđvimơdomchđngxốytrongdịngchy 68
  26. ri.Lcdchchuyntrongkhinưcđđtorasphatrnnày. Skhuchtánricĩbclnhơnskhuchtánphântvàđâylà mtyuttonênsphântán.Skhuchtánricĩthdinra ttcbahưngnhưngthưnglàkhơngđnghưng. Hình3.10.Biuđcácquátrìnhlantruyn Phântán(dispersion): Stươngtácgiakhuchtánrivi gradientvntcdolccttrongkhinưcmtsxáotrncĩ bclnhơngilàphântán.Slantruynđcchttrongdịng chyvàsơngdinrachyulàdoschuynti,tuynhiêns lantruyntronghvàvùngcasơngdinradosphântán.Các gradientvntcđưctobilccttibiêncáckhinưc,ví dnhưmtcttheophươngđngcavntcgiĩtinơiphân cáchgianưc–khơngkhí,mtctđngvàngangdongsut ctnơitipxúcgianưcvàtrmtíchvàphâncáchnưc–b (hình3.10).Ngồira,gradientvntccĩthphát trin trong khinưcdohìnhtháihcvàtínhquanhcocakênhnưchoc 69
  27. đưngunquanhcocaconsui.Cácdịngthcppháttrin trongdịngchyvàkênhsơnglànguyênnhânchomcđhịa trnln. 3.2.2.GiithiumơhìnhQUAL2K QUAL2Kw(hayQ2K)làmtmơhìnhchtlưngnưcsơng đưcpháttrintmơhìnhQUAL2E(BrownandBarnwell1987). GingnhưmơhìnhQ2E,mơhìnhQ2Kđưcápdngchotrưng hpdịngchymtchiuvàhịatrnđutheochiuđngvàchiu ngang,trngtháithylcnđnh.Q2Kmơphngdịngchyn đnhkhơngđngb.Q2Kcịnmơphngdinbinnhitđvàcht lưngnưctheothigian.Ngồira,cácngunđim,ngunphân tánnhpvàohaythốtrakhisơngđuđưcmơphngtrongmơ hìnhQ2K. MơhìnhQ2KwcĩnhiuđimtinbhơnsoviQ2E.Xétv giaodin,Q2Kcĩgiaodinmihơn.Q2Kđưcthchintrong mơitrưngMicrosoftWindowsvàđưclptrìnhbngngơnng VisualBasicforApplications(VBA)viExcellàgiaodinđha. Xétvphânđonsơngtrongmơhình,Q2Echcĩth chia đonsơngthànhnhngđonyutbngnhau.Ngưc li, Q2K phânđonsơngthànhnhngđonyutkhácnhau.ðng thi, Q2Kcĩthmơphngcácngunnưcnhpvàohaythốtrabt kìđonyutnào. Xétvchtlưngnưc,Q2Kmơphngthêmmtsthành phn.Q2Kmơphngnhucuơxysinhhĩađphânhy cacbon (CBOD).Trongđĩ,Q2Kmơphng2trưnghpphânhycacbon: trưnghpphânhynhanh(fastCBOD)vàtrưnghpphânhy chm(slowCBOD). 70
  28. KhácviQ2E,Q2Kxétđntrưnghpmơitrưnghimkhí. Khinngđơxythp,phnngơxyhĩagimdn.Khiđĩmơhình sthchinphnngkhbcnht. Q2Kcịnxétđnnhhưnggianưcvàbùncát.Dịngchy nưcbùncátbaogmơxyhịatanvàcácchtdinhdưngđưc mơphngbêntrongmơhình.ðiunàycĩnghĩalàhnhpơxyvà chtdinhdưngđưcmơphngnhưmthàmscavtchthu cơlngxung,phnngbêntrongbùncátvàcanngđcáccht hịatantrongnưc. Ngồira,Q2Kcịnmơphngtođáy,pH,mmbnhcalồivà straođichttrongtnghyporheic.Trongđĩ,pHđưcmơphng davàođkimvàtngcacbonvơcơ.Mmbnhcalồiđưcxác đnhnhưlàmthàmcanhitđ,ánhsángvàschìmlng. ðcbit,mơhìnhcĩchcnănghiuchnhtđng.Davào thuttốn,mơhìnhtìmracácgiátrtiưucacácthơngsđng lchcsaochosliutínhtốnphùhpnhtvidliuthcđo. Tuynhiênngồicácưuđimtrên,Q2Kchcĩthmơphng chosơngmtnhánh.Q2Kkhơngmơphngđưccácnhánhsơng nhưQ2E. 3.2.2.1Phânđonvàthylc a)Phânđon MơhìnhQ2Kdùngđmơphngsơngkhơngnhánhvicác phânđonđưcmơtnhưhình3.11.Vimiđon yu t, mơ hìnhsthchintínhtốntheocácphươngtrìnhcânbngnhit, cânbngnưcvàcânbngnngđcáccht. 71
  29. Biênthưnglưu 1 Ngunđim chy vào 2 Ngunđim thốtra Ngunđim thốtra 3 Ngunđim nhp vào 4 5 Ngunphântán thốtra 6 7 Ngunphântán chyvào Ngunđim chyvào 8 Biênhlưu Hình3.11 :SphânđoncamơhìnhQ2K Vicácsơngcĩnhánh,cácnhánhđưcmơhìnhmơtkhơng rõràngvàđưccoinhưcácngunđimcasơng. b)Cânbngnưc Cânbngnưccadịngchynđnhđưcmơhìnhthchin chomiđonsơng: 72
  30. QQi= i1− + Q in,i − Q ab,i (3.29) Trongđĩ: Qi:lưulưngtđonsơngichyvàođonsơnghlưui+1 (m 3/ngày) Qi1: lưu lưng t đon sơng thưng lưu i1 chy vào đon sơngi(m 3/ngày) Qin,i :tnglưulưngcangunđimvàngunphântánnhp vàosơng(m 3/ngày) Qab,i :tnglưulưngcangunđimvàngunphântánthốt khisơng(m 3/ngày) Qin ,i Qab ,i Qi−−−1 Qi i −−− 1 i i +1 Hình3.12:Cânbngnưccađonsơng Tnglưulưngchyvàosơngtcácngunxácđnhvàngun phântánđưcdingiinhưsau: psi npsi Qin,i=∑ Q ps,i,j + ∑ Q nps,i,j (3.30) j1= j1 = Trongđĩ: 3 Qps,i,j :lưulưngcangunđimjchyvàođonsơngi(m /ngày) psi:tngsngunđimchyvàođonsơngi Qnps,i,j :lưulưngcangunphântánjchyvàođonsơngi (m 3/ngày) 73
  31. npsi:tngsngunphântánchyvàođonsơngi. Tnglưulưngchykhisơngtcácngunđimvàngun phântánđưcdingiinhưsau: pai npai Qab,i=∑ Q pa,i,j + ∑ Q npa,i,j (3.31) j1= j1 = ViQ pa,i,j :lưulưngcangunđimjchykhiđonsơngi (m 3/ngày) pa,i:tngsngunđimchykhiđonsơngi Qnpa,i,j :lưulưngcangunphântánjchykhiđonsơngi (m 3/ngày) npa,i:tngsngunphântánchykhiđonsơngi. c)ðctrưngthylc Mikhidintốndịngchyvàomiđonsơng,đsâuvàvn tcđưctínhtheomttrong3phươngpháp:Weirs(chyquađp dâng),Ratingcurves(ðưngquanhgiatcđlưulưnghay đsâu–lưulưng)vàtínhtheophươngtrìnhManning.Mơhìnhs tùytheocácdliuđuvàomàschntínhtheophương pháp nào.Nuchiucaocađpđưcnhpvào,phươngphápWeirs đưcthchin.Nuchiucaocađpbng0vàhs nhám n đưcnhp,mơhìnhstínhtheophươngtrìnhManning. Trưng hpcịnli,mơhìnhtínhtheophươngphápRatingcurves. *PhươngphápWeir: Hi:đsâucađonsơngthưnglưuđp(m) Hi+1 :đsâucađonsơnghlưuđp(m) elev 2i:caođtrênmtnưcbincađimcuicùngca đonsơngthưnglưu(m) 74
  32. elev 1i+1:caođtrênmtnưcbincađimđutiênca đonsơnghlưu(m) Hw:chiucaođpsovicaođ elev 2i(m) Hd:chênhlchctnưcgiađonsơngivàđonsơngi+1(m) Hh:chiucaoctnưctrênđp(m) Bi:brngsơng(m) ðiviđpđnhnhnvà Hh/Hw<0,4thì: 3 2 Qi= 1,83B i H h (3.32) Trongđĩ: Qi:dịngchyrakhiđonsơngthưnglưuca đp(m 3/s) Davàophươngtrìnhtrêntatìmđưc Hh: 2 3 Qi  Hh =   (3.33) 1,83B i  (a )M?tc?td?c Mtctdc (b) M?tc?tngangMtctngang Bi Hh H Hd i Hi Hw Hw Hi+1 elev 2 i elev 2 i elev 1 i+1 elev 1 i+1 Hình3.13 :ðpđnhnhn Tđĩtatínhđưcđsâu Hicađonsơngivàchênhlch ctnưc Hd: Hi=H w+H h (3.34) 75
  33. Hd=elev2 i+H i–elev1 i+1 –H i+1 (3.35) Vntcvàdintíchmtctngangcađonsơngiđưctính nhưsau: Ac,i= B i H i (3.36) Qi Ui = (3.37) Ac,i *PhươngphápRatingcurves: Dùngphươngtrìnhmũđbiudinquanhgiavntcvà lưulưng,đsâuvàlưulưng: U= aQ b (3.38) H= α Q β (3.39) Trongđĩ: a, b, αvà βlàcáchskinhnghim Tgiátrcavntcvàđsâu,tatínhđưcdintíchmtct ngangvàbrngsơng: Q A = (3.401) c U A B = c (3.41) H Hsmũ bvà β đưclytrongbngsau: Bng 3.3:Giátrđinhìnhcahsmũ trongphươngphápRatingcurves Phươngtrình Hsmũ Giátrđinhình Phmvi b U= aQ b 0,43 0,4–0,6 β H= α Q β 0,45 0,3–0,5 Chú ý: Tng ca b và β phinhhơnhoc bng1.Nu tngcachúngbng1,kênhcĩdnghìnhchnht. 76
  34. *PhươngphápsdngphươngtrìnhManning: Mi đon sơng đưc coi là kênh hình thang. Vi điu kin dịngchynđnh,phươngtrìnhManningđưcsdngđ biu dinmiquanhgialưulưngvàđsâu: 1 5 S2 A3 Q = 0 c (3.42) n 2 P 3 Vi: Q:lưulưng(m 3/s) S0:đdcđáysơng(m/m) n:hsnhámManning 2 Ac:dintíchmtctngang(m ) P:chuviưt(m) S0 1 H 1 s s s1 s2 Q, U B 0 Hình3.14 :Kênhhìnhthang Din tích mt ct ngang ca mt kênh hình thang đưc tính nhưsau: Ac=[B0+0,5 (S+ s ) H]H (3.43) s1 s 2 Vi: B0:brngđáysơng(m) ss1và ss2:hsmáidc(m/m) H:đsâucađonsơng(m) 77
  35. Chuviưtđưctínhtheocơngthc: 2 2 PB=+0 Hs s1 ++ 1Hs s2 + 1 (3.44) Thayphươngtrình(3.43)và(3.44)vàophươngtrình (3.42). Khiđĩ,phươngtrình(3.42)đưcgiibngcáchthdnđsâu: 3 2 5 2 2 5 (Qn)B()0+ H k1− s s1 ++ 1H k1 − s s2 + 1 H = (3.45) k 3 10 S[] B0+ 0,5(s s1 + s s2 )H k1− Trongđĩ: k=1,2, , n,vi nlàslntínhlp. Githitđsâubanđu H0=0.Victínhtốnđưcktthúc khisais<0,001%. Saisđưctínhtheocơngthc: Hk+ 1− H k εa = × 100% (3.46) Hk+ 1 Dintíchmtctngangđưctínhtheophươngtrình(3.43)và vntccĩthđưctínhtheophươngtrìnhliêntc: Q U = (3.47) Ac Brngtrungbìnhcađonsơngđưctínhtheocơngthc: A B = c (3.48) H Hsnhámnthayđitheodịngchyvàđsâu(Gordonetal. 1992).Khidịngchynh,đsâugim,hsnhámtăng.Hs nhám thưng nm trong khong t 0,015 (kênh nhn) ti 0,15 (kênhtnhiênthơráp). 78
  36. Bng3.4:HsnhámManningchocácbmtkênhh (Chowetal.1988) Vtliu n Kênhnhânto Bêtơng 0,012 ðáysivicácmtlà: Bêtơng 0,020 ðávơi 0,023 ðá 0,033 Kênhtnhiên Nhn,thng 0,0250,04 Nhn,unkhúcvàcdi 0,030,05 Cdivànhiuaotù,unkhúc 0,05 Sơngminnúivinhngtngđácui 0,040,10 Bĩcànhcây,g 0,050,20 *Ctnưc: Trongtrưnghpcaođ(sovimtbin)hthpđtngt tibiênca2đonsơng,mơhìnhQ2Ksmơphngctnưcđĩ theophươngtrình(3.35).Chúýrngctnưcchđưctínhkhi caođcađimcuihlưumtđonsơnglnhơncaođca đim đu ca đon sơng tip theo. ðiu này cĩ nghĩa là: elev 2i> elev 1i+1. Hi Hd elev 2i Hi+1 elev 1i+1 Hình3.15:Ctnưc 79
  37. d)Thigiandintốn: Khongthigiandintốntrênmtđonsơngđưctínhtheo cơngthc: Vk τk = (3.49) Qk Trongđĩ: τk :khongthigiandintốntrênđonsơngyutk(ngày) 3 Vk:dungtíchcađonsơngyutk(m ) Vk= A c,kxkvi xklàchiudàiđonsơngyutk(m) Tngcácthigiannàychínhlàthigiandintốntthưng lưuchotihlưuđonsơngi. i tt,i=∑ τ k (3.50) k= 1 Trongđĩ: tt,i:thigiandintốn(ngày) e)Phântántheochiudịngchy: Cĩ2lachnđưcdùngđtínhđphântántheochiudịng chytimtbiêngia2đonsơng.ðutiên,ngưisdngcĩth nhp các giá tr ưc tính mt cách đơn gin trong mc Reach Worksheet.Nungưisdngkhơngnhpcácgiátrnày,đphân tánđưctínhtheomtcơngthcxâydngtrêncơscácđctrưng thylccasơng(Fischeretal.1979). U2 B 2 E= 0,011 i i (3.51) p,i * Hi U i Trongđĩ: 2 Ep,i :đphântántheochiudcgiađonsơngivài+1(m /s) Ui:lưutc(m/s) 80
  38. Bi:brngsơng(m) Hi:đsâutrungbình(m) * Ui :lưutcđnglc(m/s) * Ui= gHS i i (3.52) g:giatctrngtrưng(=9,81m/s 2) S:đdckênh(khơngthnguyên) Giátrcađphântánđưctínhtheocơngthc: U x E = i i (3.53) n,i 2 Mơhìnhphântán Eiđưctínhnhưsau: Nu En,i ≤Ep,i ,đphântán Ei= Ep,i −En,i . Nu En,i > Ep,i ,đphântán=0. Trongtrưnghpsau,ktquđphântántínhraslnhơn đphântánvtlý.Vìvy,đhịatandophântánslnhơnsovi thct.ðkhcphcđiunày,taphichiađonsơngvichiu dàinhhơn.Khiđĩ,giátrcađphântánsnhhơnđphântán vtlý. f)Cânbngnhit: Cân bng nhit ca mt đon sơng bao gm nhit ca đon sơnggnk,nhitcangungianhp,nhitcangunxutlưu, nhitđcakhíquynvànhitcabùncát(hình3.16).Phương trìnhcânbngnhitcamtđonsơngđưcvitnhưsau: ' ' dTii1 Q− Q iQab,i E i1 − E i =Ti1− −− T i T i + (T i1i − −+ T) (T i1i + − T) dtViiii V V V V i (3.54) 3 Wh,im  J h,i m J s,i  m + + + 6 3    ρwC pw V i10 cm  ρ w C pw H i 100cm ρ w C pw H i  100cm 81
  39. Trongđĩ: o Ti:nhitđcađonsơngi( C) t:thigian(ngày) 3 E’i:hsphântángiađonsơngivài+1(m /ngày) Wh,i :nhitcangunđimvàngunphântángianhpvào đonsơngi(cal/ngày) 3 ρw:mtđcanưc(g/cm ) o Cpw :nhitdungriêngcanưc[cal/(g C)] 2 Jh,i :nhittraođigianưcvàkhơngkhí[cal/(cm ngày)] 2 Js,i :nhittraođigianưcvàbùncát[cal/(cm ngày)] 3.2.2.2.Thànhphnmơhìnhvàphươngtrìnhcânbngca cácthànhphnchtlưngnưc: a)Thànhphnmơhình: Ttraođinhitgia nưcvàkhơngkhí Ngunnưc Ngunnưc gianhp xutlưu Dịngchyvào Dịngchyra i Phântán Phântán Traođinhitgia nưcvàbùncát Bùncát Hình3.16:Cânbngnhit 82
  40. Bng3.5:CácbintrngtháicamơhìnhQ2K Cácbintrngthái Kíhiu ðơnv* ðdnđin(Conductivity) s1,s 2 mhos Chtrnvơcơlơlng(Inorganicsuspended mi,1 ,m i,2 mgD/L solids) Ơxyhịatan(Dissolvedoxygen) o1,o 2 mgO 2/L CBODphânhychm(SlowreactingCBOD) cs,1 ,c s,2 mgO 2/L CBODphânhynhanh(FastreactingCBOD) cf,1 ,c f,2 mgO 2/L Nitơhucơ(Organicnitrogen) no,1 ,n o,2 gN/L NH 4N(Ammonianitrogen) na,1 ,n a,2 gN/L NO 3N(Nitratenitrogen) nn,1 ,n n,2 gN/L Photphohucơ(Organicphosphorus) po,1 ,p o,2 gP/L Photphovơcơ(Inorganicphosphorus) pi,1 ,p i,2 gP/L Thcvtphùdu(Phytoplankton) ap,1 ,a p,2 gA/L Cáchtvtcht(Detritus) mo,1 ,m o,2 mgD/L Mmbnh(Pathogen) x1,x 2 cfu/100mL Thànhphngen(Genericconstituent) gen 1,gen 2 Txácđnh ðkim(Alkalinity) Alk 1,Alk 2 mgCaCO 3/L Tngcacbonvơcơ(Totalinorganiccarbon) cT,1 ,c T,2 mole/L 2 Tođáy(a b:hstronglpnưcbmt),vi ab,a h gD/m khunddưng(a h:hstrongtngbùncát hyporheiccholachnLevel2) 2 Tođáycĩchanitơ(Bottomalgaenitrogen) IN b mgN/m 2 Tođáycĩchaphotpho(Bottomalgae IP b mgP/m phosphorus) Cácbintrngtháicamơhìnhđưclitkêtrongbng3.5. MơhìnhQ2Kchophéplachncĩmơphngcácthànhphn chtlưngnưctrongtngbùncáthyporheichaykhơng.Cĩ3la chntrongQ2K: 83
  41. Khơngmơphng hyporheic:khơngmơphngslantruyn giactnưcvàtngbùncáthyporheic,khơngmơphngvđng hccachtlưngnưctrongtnghyporheic. Mc1(Level1):mơphngphnngbckhơngvàbcnht caCBODphânhynhanhtrongtngbùncáthyporheic. Mc2(Level2):mơphngspháttrincavikhun d dưng(phnngbckhơngvàphnngbcnht),shơhpca thc vt, s phân hy CBOD, ơxy hịa tan DO, NH 4, NO 3, và photphovơcơtrongtngbùncáthyporheic. *mg/L=g/m 3 b)Phươngtrìnhcânbngcatngthànhphnchtlưngnưc: ðivittccácbin(trtođáy),phươngtrình cân bng cacácbinđưcvitnhưsau: ' dcQii1− Q iQab,i E i1 − =Ci1− −− C 1 C i +() CC i1i − −+ dtV Vi V i V i (3.55) ' ' Ei W i Ehyp,i ()CCi1i+ −+++ S i() CC 2,ii − Vi V i V i Trongđĩ: Wi:khilưngcácthànhphnnhpvàođonsơngi(g/ngày hocmg/ngày) Si:nguncácchtnhpvàohocthikhisơngdocácphn ngvàdchchuyncơhc(g/m 3/ngàyhocmg/m 3/ngày). ðivimiđonsơng,mơhìnhmơphngcácphnngqua licacácbintrngthái.Mơhìnhsdngphươngphápsaiphân huhnđmơphngsdchchuynđilưu,dchchuynphântán vàcácphươngtrìnhphnng. 84
  42. 3.3.MTSMƠHÌNHKHÁC 3.3.1.Mơhìnhxĩimịndonưc 3.3.1.1.Tngquancácmơhìnhxĩimịndonưc Xĩimịnđtlàktqucahintưngmưalnvicưngđ caotrênnhngvùngđtcĩđdcln,đchephthcvtnhvà đtbxáotrnnhiudocáchotđngcanhtácnơngnghip.Tác hicaxĩimịnlàhàngnămbmtđilưnglnđtcanhtácmàu m (lên ti hàng trăm tn/ha/năm), mt theo rt nhiu cht dinh dưngcâytrngnhưmùn,đm,lân,kali,canxivàmagiê(ðuCao Lcvàcơngs,1998;TháiPhiênvàcngs,2001;ðàoChâuThu vàcngs,1997;TrnðcTồnvàcngs,1998).Domtđilp đtmttơixp,đttrnênchaicngvànghèodinhdưngdnđn năngsutcâytrnggim.Vnhhưngrngthìcácvtliuxĩi mịnnhưđt,bùnslpđycácdịngsơng,hchagâynhhưng đntưitiêuvàđiuhịamơitrưng.Cácchthucơ,đmlâns tích lũytrong các sơng ngịi, h chalàm giatăngcác quátrình phânrãgâyơnhimmơitrưngnưcvàkhơngkhí.Cácquátrình phúdưng hĩa cũngtăng nhanhlàm suy gimchtlưng nưc ungvàgâycácbnhngưivàgiasúc. Cĩrtnhiumơ hình xĩimịn đtđưcxâydngtheo các phmvivàtlkhácnhau,trongđĩcĩcácmơhìnhmơphngxĩi mịntrênbmtnhưGUEST(Yuetal.,1997),USLE(Wischmeier andSmith,1978),WEPP(Flanaganetal.,2001).Nhngmơhình nàymơphngxĩimịnđttibmtcasưndc,do vy xĩi mịnchyulàxĩimịnbmtvàrãnhnhvitcđxĩimịn ln.Nhngmơhìnhquymơđahìnhlnhơnnhưlưuvc,víd AGNPS(Youngetal.,1989),ANSWERS(BeasleyandHuggins, 1982),CREAMS/GLEAMS(Knisel,1991)vàLISEM(DeRooet al.,1996a;DeRooetal.,1996b). 85
  43. 3.3.1.2.Mơhìnhxĩimịnđtdonưctínhtheophương trình mt đt ph dng ca Wischmeier and Smith (1978), Fosteretal.(1982) WischmeiervàSmithđãxácđnhđưcphươngtrìnhtínhtốn lưngđtxĩimịndonưcgâyra,thưngđưcgilàphươngtrình mtđtphdngcĩcơngthcsau: A=R.K.SL.C.P (3.56) Trongđĩ: A:lưngđtmt (t.ha 1) R:hsxĩimịndomưa(MJ.mm 1/(ha.h 1) K:hsxĩimịncađt(t.ha 1.h 1)/(ha.MJ 1.mm 1) SL:hsđdcvàchiudàidc C:hscâytrng P:hscanhtác a)HsxĩimịndomưaR(Rainerosivity) HsRđơikhiđưcgilàchsxĩimịndomưavàtrongđĩ tínhđnnhngnhhưngcabão.Tngđngnăngcamitrn mưa(liênquanđncưngđmưavàtnglưngmưa)vicưng đlnnhtdinratrong30phút.Tngcacácchschottc nhngtrnbãoxyratrongnămcungcpchochshàngnămvà bìnhquâncacácchsnàytrongnhiunămđưcsdngtrong cơngthcmtđtphdng. HsRcacáctrnmưađưctínhtheocơngthccaBrown vàFoster(1987) n 0,05 R=( ∑ Vj.I j.(0,29(1–0,72.e ))).I 30 (3.57) j= 1 Trongđĩ,Rlàhsxĩimịndomưa 86
  44. j:khongthigianmưatrongmitrnmưa(phút) n:skhongthigiantrongtrnmưa j:thtíchlưngmưatrongkhongthigianj(mm) Ij:cưngđcamưatrongkhongthigianj (mm/h I30 :cưngđccđitrongkhongthigian30phútmưa(mm/h) Hsxĩimịndomưađưcquyđnhbiđngnăngmưavà cưngđmưaccđitrongkhngthigian30phútcatrnmưa. HsRnàyápdngtrongnhngđiukincĩđthitbđo mưa đ phângiicao(các bưc thigian ngn,ví d: 1 phút, 2phút,5phút,10phút .).Tronghồncnhnhngvùngnghiên cukhơngcĩđiukinthuthpcácdliumưanàythìcĩths dngcơngthctínhRtheolưngmưacathánghocnăm. b)HsRtheothánghocnăm Trongnhngtrưnghpsliumưatheotrnkhơngsncĩ màchcĩlưngmưatheonămthìcĩthtínhRtlưngmưa năm theo cơng thc thc nghim ca Renard and Freimund (1994)nhưsau: 0,07397.F 1,847 R = viF<55mm (3.58a) 17,2 95,77− 6,08.F + F 2 R = viF≥55mm(3.58b) 17,2 P F = i ,F làhsFourier (3.58c) i 12 i ∑Pi 1 b)HsxĩimịnđtK(Soilerodibility) HsxĩimịnKthhinmcđbxĩimịncađt,lưng đtmttnhiênđưctínhquathcnghimtrongơthínghimcĩ 87
  45. chiudài22m,đdc9%(tươngđươngkhong16 0)điukin bhĩaliêntc.Cĩhaiđctínhnhhưngvàliênquanchtchti hsxĩimịnđĩlàkhnăngthmvàsnđnhvmtcutrúc cađt.Khnăngthmcađtchunhhưngchyubngsn đnhcacutrúc,đcbitlàcáctngđttrênmtvàthêmvàođĩ làthànhphncơgii,hàmlưnghucơcĩtrongđt.Snđnh vàbnvngcacáchtktđtvùngnhitđiđưctothànht cáchydrơxytst,nhơmcĩthlàmtăngscchucacácloiđt nàyđivitácđngcamưaln. HsKcĩgiátrtgngiátr0choti0,6.Hsnàycĩgiá trthpđivinhngloiđtcĩcutrúctơixp,thmnưcnhanh vàtiêunưctthaycácloiđttrongvùngnhitđicĩchanhiu khống sét st, nhơm hoc kaolinit. Nhng loi đt cĩ kh năng thmtrungbìnhvàtínhnđnhtrungbìnhvmtcutrúcthưng cĩhsKt0,20,3.Trongkhinhngloiđtdbxĩimịnvà cĩkhnăngthmthpscĩhsKlnhơn0,3. HsKlàhsquyđnhtínhdbxĩimịncađt,tínhxĩi mịncađtcàngcaothìđtbxĩimịncàngmnh.Cơngthctính KtheotốnđcaWischmeiernhưsau: 1 K= [2,1.10 4(12OM)M 1,14 7,594 +3,25(s2)+2,5(p3)]/100 (3.59) Trongđĩ:Klàhsxĩimịnđt OMlàhàmlưngchthucơ(%) slànhĩmcutrúcđt,đidinchocácloiđtsau ðctínhđt s(nhĩmcutrúcđt) ðtlànhnghtrtmn 1 ðtlànhnghtmn 2 ðtlànhnghttrungbìnhđnthơ 3 ðtđĩngcc,tnghockhi 4 88
  46. plànhĩmđdnnưc Thànhphncơgii p(nhĩmđdnnưc) Cát 1 Cátphaththocthtphacát 2 Tht,thtphabùnhocbùn 3 Thtnngphacáthocthtnng 4 Thtnngphabùnhocthtnh 5 Sétphabùnhocsét 6 Mlàhàmlưngcáccphtđtnguyênsinhhaytíchs(phn trămcathtvàcátrtmn) ×(100phntrămcát) H s xĩi mịn ca đt đưc tính bng phn mm RUSLE Version1.06chotngloiđttheocácyutsau: %cát %sét %cátrtmn %limon %chthucơ d)Hsđdcvàchiudàisưndc(SL) Hsnàyphthucchyuvàođdcvàchiudàisưndc cađahình,hsnàyđưcchiaralàmhailoi: 1. Viđdc<9% π S=10,8*Sin(S deg * )+0,03 (3.60) 180 Trongđĩ: S:hsđdc Sdeg :đdctínhbngđ π:hspi 89
  47. 2. Viđdc>9% π S= 16,8*Sin(S * ) − 0,5 (3.61) deg 180 Nuđtthucnhĩm1: 0,525 m= 0,55 − (3.62a) Sper e 10 Nuđtthucnhĩm2: 0,68 m= 0,72 − (3.62b) Sper e 10 Nuđtthucnhĩm3: 0,76 m= 0,82 − (3.62c) Sper e 6 Trongđĩ: Nhĩm1lànhngđtcĩtlxĩimịnbmtvixĩimịnrãnh nhvíd:đtdâncư,bãichănth,vàcĩnhngđiukinktdính đtkháccĩđchephtt. Nhĩm2lànhngđtcĩtlxĩimịnbmtvixĩimịnrãnh nh trung bình ví d: cây trng theo băng, bãi chăn th, và cĩ nhngđiukinktdínhđtkhácviđchephtrungbình. Nhĩm3lànhngđtcĩtlxĩimịnbmtvixĩimịnrãnh nhlnvíd:đtkhaitháchmm,xâydngvànhngđtbxáo trnbmtnhiuviđchephrtthphockhơngcĩlpph thcvt. m Length  L =   72,6  90
  48. SL=L*S Trongđĩ,Lengthlàchiudàisưndc HsSLbinđngrtln,đcbitvùngnúicaocĩđdcvà chiudàisưndcln.SchênhlchnhiuvhsSLnàyslà nguyênnhângâyraskhácbitlnvlưngđtmtsaunày. e)Hscanhtác,câytrng(C) Yutnàychramcđtácđngcacáchthngcâytrng vànhngkhácbittrongqunlýsdngđtđivilưngđtb mt do xĩi mịn. Rng và đng c đưc bit ti như nhng h thngbovđttnhiênttnht,tipđĩlàcácloicâytrngcĩ khnăngchephcaothưngđưctrngvimtđdàynhưcác loicâyngũcc,câyhđu cĩkhnăngbovđtkhátt.Tuy nhiên, mtsloi cây như ngơ,đu tương,khoaitây, trng theo lungthưngcĩkhnăng chephthp giaiđonđukhimi trngcĩthlàmtăngkhnăngxĩimịnlênrtnhiu. Skthpgiacácloicâytrngvàkhnăngduytrìlpph bmtđt(baogmcschephcacáclpcgiacácbăngcây trng)theothigiantrongnămthơngquacáchthngluâncanh hplýlàmgimxĩimịnrtnhiu.Vìvy,chúngđưcgilà"H thngcanhtácbovđt".Nuhthngnàyđlicáctàndưthc vt sau thu hoch cũng s làm gim khá nhiu him ha ca xĩi mịn.Chúngtacĩththyrõnhngtnthtdoratrơikhicanhtác theophươngphápctruyntrêncácsưndctrungbìnhmts vùngnhitđi. Giátr(C)chonhngvùngriêngbitphthucvàonhiu nhântgm:câytrnghinti,cácgiaiđonpháttrincacây trng,hthnglàmđtvàcácyutqunlýkhác.TrsCs cao(gnđn1,0)vinhngloiđtcĩđchephthp,như nhngvùngđtcanhtácvamilàmđtschvàmigieoht hocmitrngcâycon,táncâychưapháttrin,ngưclitrs 91
  49. nàysđtgiátrthp(<0,1)trênnhngdintíchđtrngcĩ tánchephdàyhaynhngdintíchđtcanhtáccĩđlikhi lưngtàndưthcvtcao.GiátrCthưngđưctínhtốnbi nhngnhàkhoahccĩkinhnghim,hiubitvnhhưngca đchephvàqunlýtrongmivùngxácđnh.Ðchephca câytrngcĩýnghĩatrongvicgimtcđvađpcahtmưa vàođtvàhnchtcđdịngchytrênmt.HsCphthuc vàocâytrngvàđiukincanhtáccamivùng.Víd,theo NguynTrngHà(1996)và cáccngsvùngXuânMai,Hịa Bình,Cdaođngt0,050,07;hsCvùngđttrng:1 ;Cđt lúanương:0,5. Hsnàyrtphctp,khơngnhngnĩphthucvàophn trămđchephthcvtmàcịnphthucvàocáchotđngcanh táccaconngưinhưlàmđt,gieotrng,làmc,năngsutcây trngvàtàndưthcvtđlirungsauthuhochv.v.Hsnày đưctínhviphươngtrìnhtngquátnhưsau: C=PLU.CC.SC.SR.SM (3.63) Trongđĩ: PLU:tlmtđtdocâytrngtrưc(đtmtbchtlido canhtácvtrưc) CC:phntrămđchephcatáncây(chechnnưcmưa vàđcaogitnưcrơittáncâyxungmtđt) SC:phntrămđchephbmtđt SR:đnhámcamtđt SM:chđđmđt. PLU=Cf.exp(c.Bu)(Streck&Cogo,2003) (3.64) Trongđĩ: Cf:đktcubmtđt 92
  50. Bu:khilưngrcâytươihocđãchtvùitrongbdày2,5cm c:hshiuqucarcâyvàtàndưvùitrongđttrongkim sốtxĩimịn. Wischmeier(1975)chrarnggiátrCfgimxung0,45sau 9nămkhơngcàyđt,nhưngtránhtrngtrtvàgiaothơng;sovi giátrbng1điviđtđưccày. Tươngt,Dissmeyer&Foster(1981)thitlpgiátrCf=1,0 chođtđưccàyvàCf=0,45chođtkhơngbcày xitrong 7năm,davàotlgimtheosmũcagiátrCf.Tácđngca ktcubmt,đươngnhiên,phthuclnvàocloiđtvàđiu kinbmtđtcth.Dovy,cnthntrngkhingoisuyloid liunày. Phntrămđchephcatáncây(CC)thhinnhhưngca đbaophthcvttrongviclàmgimtácđngcalưngmưa lên b mt đt. Phn ln mưa b chn do cây bao ph trưc khi chmmtđt;trongkhiđĩ,nukhơngbchnli,mưaschmđt vinănglưngrtln.Nhnghtmưabchnhocbtáchthành nhnggitnhhơnvinănglưngítđi,chynhgitt rìa lá hocchydcthâncâyxungđt. CC=1Cf*e (0.1*H) (3.65) Trongđĩ:Hlàchiucaocatáncâymàtđĩgitnưcrơixung. ðchephbmttácđngđnxĩimịnbngcáchlàmgim khnăngvnchuyndịngnưc(Foster,1982),bngcáchtolng đngtrongcáckhuvctrũng(Laflen,1983),vàbngcáchgimdin tíchbmtdchutácđngcamưa.Nĩcĩthlàyutquantrng duynhtquytđnhxĩimịnđt.ðbaophbmtbaogmcht cnthcvt,đtđá,cácvtliukhơngbxĩimịnkhácnmtrênmt đt(Simantonetal.,1984;Box,1981;andMeyeretal.,1972). Tácđngcađchephbmtlênxĩimịnđttonênbi miquanhlũythaâmgiayutbaophbmt 93
  51. SC=e bm Hsblàhshiuqugimxĩimịncađchephbmt. Laflenetal.(1980)vàLaflenandColvin(1981)tìmrakhonggiá trcablàt3,0đn7,0đivicáccâytrngtheohàng,trongkhi Dickeyetal.(1983)tìmrabcĩgiátrt2,4đn3,2. SC=e (b*Sp*0.892) (3.66) blàtìnhtrngmtđt;RClàtlchephbmt;SRlàđ gghbmtđt.Yutchephbmt(SC)banđuRUSLE đưcsdngđưclưngtlmtđt,tươngngvidintích đtbbaophbilpbi(Weltzetal.1987).ðchephnày đưctínhnhưsau: 6 [b*RC* *0.08] SC= e 6+SR (3.67) Gnđây,Benkobivàđngnghip(1993)đãtìmrayutche phbmtcibin(RSC)thaythchoyutchephbmt(SC) ban đu RUSLE.RSC đưcpháttrin td liu thí nghim s dng1trnmưacưngđcao(100mm/l)vàđtsétmùn.ðxác đnhtácđngcacácloivàlưngchephkhácnhau,kthpca cácloiđĩ,vàđttrngđnsmtđt,nghiêncunàyđãsdng nhng ơ nh và thit b mưa nhân to ca trưng ði hc Woyming. Cácvtliudùngđchephbaogmthmmcthcvt,đt đávàhnhpcácloimtsmcđcheph(25,50,75và 100%)vàđttrng.Cơngthchiquycácdliutrênnhưsau: RSC=1–0,82VL+0,48R1,23VL*R1,25R2 (3.68) Trongđĩ,RSClàgiátrưclưnghsphcayutche phbmt,VLlàtlchephbirácthcvt,Rlàtlcheph biđtđá(Benkobietal.1993).Githitđtralàvicsdng phtbaophbmtcibin(RSC)scithinvicdbáoxĩi mịntvùngđtkhuchănnuơi. 94
  52. SRđưcđongồithcđa. ðnhámcamtđtđưcxácđnhlàsailchđcaotcác đimtrênmtđtđn1mtphngcđnhnmtrênmtđt.Giátr đnhámtrongmơhìnhRUSLEcĩthđtđưcbngnhng đo lưngtithcđa.ðokhongcáchgiađimcaonhtvàthpnht trên b mt đt dc theo các rãnh hoc lung đt. Khong cách trungbình,tínhbngcáchđođcaomcthpvàmccaotrung bình.ðnhámtươngquanchtvisthayđivđcaocamt đt(hình3.20)vàđưcmơtchititnhưtrongbngmơtdưi. Tínhtốn (Rt,inch) ðgghbmt, Daođngvđcaobmt(inch) Hình3.202:ðgghvikhongcáchđcaovibmt (HiBovđtvànưcHoaKỳ,1993) Bng3.6:ðgghcamtđttrongcácđiukinkhácnhau ðiukin ðggh(inch) ðtchàngnăm 0,25 ðngccao 0,3 Cctvàđttrng 0,6 Khongtrnggiacâybách 0,6 ðtphátnương 0,7 Câybitnhiên 0,8 Lungđtđãđưcgieoht 0,8 95
  53. ðiukin ðggh(inch) Cthp,đtbhĩa 0,8 Phátnươngvàcĩcuchc 1 Cvàđngc 1 Cuchc 1,1 Trngcâyngiđng 1,1 Càyvungc 1,3 SMlàđmđt(đưcphântíchtheophươngpháptrnglưng). HsCđưctínhtốnbngphnmmRUSLE1.06vicác sliuđuvàođưcđođmvàđiutrangồithcđa,đĩlà: Cácđơnvsdngđtvicácloicâytrngkhácnhau ChukỳcanhtáccacácđơnvSDð Yêucuvcáccâytrng(Nhtkýttccáchotđngtrên đngrung). Năngsutcâytrng Trnglưngrtrong10cmđtmtvàđchephmtđt vàocácgiaiđonsinhtrưng NgồivichsCđưctínhtốndatheocácchtiêucanh táctrên,mơhìnhcịnđichiuthigianvàmcđtácđngđn bmtđtcacáchotđngcanhtácvithigianmưatrong cùngthiđim,nuthivnàocĩnhiuhotđngcanhtácnhư làmđt,xixáo,làmctrùngvithigianmưathìhsCln, lưngđtmtln.Thivhaycâytrngnàocĩít hot đng canhtác,đchephln,nhiutàndưcànhlátrênbmtđt,r sâu,đcaocatáncâythpthìhsCnh. quymơkhơnggian,hsCcĩthđưctínhtốnthơng quastươngquancachínhnĩvichsNDVI,ch s này đưctínhtheocơngthcsau: 96
  54. Cnhngngoi–đ NDVI= (3.69) Cnhngngoi+đ Trongđĩ: NDVIlàchsthcvt(NormalizeDifferentVegetableIndex). g)HsbovđtP ðâylàhsbiuthmcđthamgiabovđtcangưi dân,đĩlàvicxâydngcácbăngchngxĩimịn,trngcâytheo đưng đng mc, trng cây theo di dc đưng đng mc, h thngnơnglâmkthpv.v.tùytheocáchìnhthcthamgiabov đtmàcĩhsPkhácnhau,hsnàycĩthlàmgim20%,thm chí60%lưngđtmt. Vickhaithácrngmtcáchbabãi,đtrnglàmnươngry, sauđĩcàyxilàtácđngcĩtínhpháhoiđiviđttrênsưn dc,đcbitcáchlàmnàythưngđưctinhànhvàotrưcmùa mưalàmđtdbratrơingaynhngtrnmưađutiên,hoc cácbinphápcanhtáckhơnghplýđiviđtdcnhưcanhtác theođưngdc,khơngtrngcácdibovhocdicâycheph đngăndịngchyđutođiukinchoxĩimịnxyramnhm. GiátrPđivimihotđngtrgiúpđưcxácđnhtheot lđtmtdinraơđtápdngcácbinpháptrgiúpchngxĩi mịnsoviơđtkhơngsdngbinphápchĩngxĩimịn.Víd: P=1khicanhtáckhơngápdngbinphápchngxĩimịncịncác giátrPchoviccanhtáctheođưngđngmchoc trng cây theobăngcpđdckhácnhauđưctrìnhbàybngdưi. 97
  55. Bng37:GiátrPchorungbcthangcanhtác theođưngđngmcvàđdc CanhtáctheoCanhtáctheobăng Ðdc(%) đưngđngmc câytrng 12 0,60 0,30 38 0,50 0,25 912 0,60 0,3 1316 0,70 0.35 1720 0,80 0,40 2125 0,90 0,45 Ngun:WischmeiervàSmith(1978) Canhtáctheocácđưngđngmc,trngcâythànhbăng,kt hpcácdibovtrêncácđưngđngmc,tăngmtđtrng, tocácthmđtbovlànhngbinpháptrgiúptíchccđhn chtácđngcadịngchyvàktquhnchđưcquátrìnhxĩi mịnđt. 3.3.1.3. Kt hp RUSLE vi h thng thơng tin đa lý và phântíchkhơnggianxâydngbnđxĩimịnđt Tcácdliuđuvàolàcácbnđđahình,bnđcáctrm mưa,bnđđt,hintrngsdngđt,nhvtinhvicácbng thuctínhcĩchacácdliuphikhơnggianvlưngmưa,cưng đmưa,đctínhđtđai,đctínhcâytrng,cơngthcluâncanh. Vândngcácnguyêntctínhtốncaphươngtrìnhmtđtph dngđưavàotrongmơhìnhphântíchkhơnggian,chúngtacĩth xâydnglêncácbnđchuyênđvphânbmưa,đdc,bnđ hsSL,bnđhsK,bnđhsCvàcácbnđktquv timtàngvàhintrngxĩimịncamtvùngnghiêncunàođĩ nhưđưcbiudintronghình3.21. 98
  56. Bnđmưa Bnđhscây Bnđđahìnhtr ng BnđVecter BnđRaster Bnđđt Bnđhintrng Bnđđdc Bnđxĩimịn Hình3.21:Sơđxâydngbnđxĩimịnđttcácbnđđuvào, sliuthuctínhdatrênmơhìnhRUSLE 3.3.2.MơhìnhơnhimphântántnơngnghipAGNPS Mơ hìnhngunơnhimphântánt nơng nghip(AGNPS) đưcxâydngdocácnhàkhoahc nơngnghipMxây dng nhmdđốnxĩimịnvàsdichuyncácchtdinhdưng,hĩa chttnhnglưuvcnơngnghip.Mơhìnhschychotngtrn mưađơnl.Lưuvcđưcchiarathànhnhngtiulưuvcvàlưi ơvuơngcĩkíchthưcbngnhau.Mơhìnhbaogm3 mơ hình con,đĩlà: Mơhìnhxĩimịndatrênphươngtrìnhtínhtốnxĩimịnmt đtphdngUSLE. Mơhìnhnưcdatrênkthutthitkcácđưngthytốn (SCS)màmigiátrđidinchomtchđđt,câytrng,hs dnnưc,hsdịngchykhácnhau. Quá trình vn chuyn các cht dinh dưng đt và hĩa cht đưcmơhìnhhĩadatrêncácđctínhcađt,lưngcácchtbĩn vàođtvàkhnăngvnchuyncadịngchy. 99
  57. Mơ hình làm vic trên cơ s h thng lưi ơ vuơng. Các ơ vuơnglànhngơcĩdintíchđngnhtbngnhauđchianhmt lưuvc.Sphânchianàychophéptaphântíchmidintíchtrong lưuvc.Cáchpphnchínhtrongmơhìnhlàphnthylc,xĩi mịnđt,vnchuynsedimentvàvnchuyncácchtdinhdưng câytrngnhưđm,lânvàcácchthĩahc.Trongphnthylc mơhìnhtínhtốnchyulàthtíchdịngchymtvàdịnglũ, đnhlũ.Tngsxĩimịntrênđtdc,xĩimịnrãnhđưctínhtốn trên5nhĩmcphtlàsét,tht,htktnh,htktlnvàcát.Vn chuyn sediment cũng đưc tính cho c 5 cp ht cho tng ơ vuơng. Phn vnchuynchtơ nhim đưcchianhthành mt phntínhtốncácchtơnhimgnlinvisediment. Vic d báo xĩi mịn đt dc đưc tính bng phương trình USLEcitinchotngtrnmưa(WischmeierandSmith1978). E=EI*Ks*Lf*Sf*Cf*Pf*SSF[tn/acre] (3.70) Trongđĩ: E:lưngđtmttn/acre EI:nănglưngcamưa(100foottoninch/acrehour) Ks:hsxĩimịnđt(tnacrehr/hundredacrefoottoninches) Lf:hschiudàisưndc Sf:hsđdc Cf:hsqunlýcâytrng Pf:hsbovđt SSF:tínhtốnchođiuchnhbmtdclihoclõm. Thtíchdịngchymttmiơvuơngđưcxácđnhbng phươngphápđưngthytốncaCcNơngnghipvàBovđt (1972).Phươngtrìnhtínhtốnnhưsau: 100
  58. (RL0.2*S) 2 RF= [inch] (3.71) RL+ 0.8*S Trongđĩ: RF:thtíchdịngchy(inch) RL:lưngmưainch,và 1000 S:hsginưcinch,S= 10,CNđưngcongthy CN tốn. Phương trình cơ bn đ d báo xĩi hàm lưng đm và lân (Frereetal,1980;trongmơhìnhCREAMS)trongdịngchylà RO –= C *EXK –2*RO*0.01[ppm] (3.72) RO –:nhocPhàmlưngđmvàlântrongdịngchy C :hàmlưngtrungbìnhcaphnchtlngcadinhdưng trongbmtđttrongquátrìnhchy EXK –:hscơngpháđchtđĩđivàodịngchy RO:tnglưngdịngchytheomm. HàmlưngđmhịatanNđưcdbáotheophươngtrìnhsau: 0.892*(CZERON− CHECKN)*(e(− XKFN1*EFI) − e ( − XKFN1*EFI − XKFN2*RO) ) RON = RN*RO COEFF + EFRAIN [lbs/acre](3.73) Trongđĩ: RON:lưngđmhịatantrongdịngchy,pounds/acre CZERON:hàmlưngđmdtiêucâytrngtrongđt,kg/ha CHECKN:lưngđmdtiêucâytrngtrongnưcmưa,kg/ha XKFN1:tcđdichuynnđnhcađmtrongphudinđt 101
  59. EFI:tnglưngthmsâutrongtrnmưa,mm XKFN2:hngstcđdichuyncađmtrongphudinđt RO:tngdịngchycacáctrnmưa,mm COEFF:hsđrng RN:nbsungtnưcmưa,kg/ha EFRAIN:hiuqucamưa,mm Phươngtrìnhdbáolânhịatantrongdịngchymtlà 0.892*(CZEROP− CHECKP)*(e(− XKFP1*EFI) − e ( − XKFP1*EFI − XKFP2*RO) ) ROP = CHECKP*XKFP2*RO COEFF + COEFF lbs./acre] (3.74) Trongđĩ: ROP:lânhịatantrongdịngchymt,lbs./acre CZEROP:lândtiêuttnhiênvàtphânbĩn,kg/ha CHECKP:lândtiêutrongđttithiđimbanđu,kg/ha XKFP1:hngstcđdichuynlântrongphudinđt XKFP2:hngstcđdichuyntrongdịngchymt Trongtrưnghpnàykhơngtínhđnnhhưngcamưa.Trong trưnghplưnglântrongnưcmưartnhthìcĩthbqua. ðmdtiêucâytrngtrongđtđưctínhtốntheolưngđm hucơ,phânđmvàđrngcađt. CZERON=(SOLN+FN(X)*FA(X))*COEFF[kg/ha] (3.75) Lânhịatandtiêutrongđtđưctínhtốnnhưsau: CZEROP=(SOLP+FP(X)*FA(X))*COEFF[kg/ha] (3.76) Trongđĩ: SOLN(SOLP)làlưngđmvàlânhịatantrongcentimetđt mt,kg/ha 102
  60. FN(X):lưngphânđmbĩnchoơthX,kg/ha FP(X):lưnglânbĩnchoơthX,kg/ha FA(X):phncalưngbĩnnàytntitrênlpđtmtmng. Lưngđmhịatanbanđutrênlpđtmtmngđưcưc tínhnhưsau: SOLN=0.10*CSN*POR (3.77a) SOLP=0.10*CSP*POR (3.77b) Trongđĩ: CSN:hàmlưngđmtrongnưckhehcalpđtmngb mt,ppm CSP:hàmlưnglântrongnưckhehcalpđtmngb mt,ppm. ðrngcađtđưcxácđnhbi Dungtrong POR=1 (Frereetal1980) (3.78) 2.65 HsđxpCODEFFđưcgiibngcáchsdngphương trìnhCOEFF=0.00001/POR Lưng đm d tiêu cây trng cung cp t ngun nưc mưa đưctínhnhưsau: CHECKN=RCN*10 6[mg/l] (3.79) Trongđĩ:RCNlàhàmlưngđmdtiêutrongnưcmưa(0.8mg/l) Lưnglândtiêutrongđtbanđuđưctínhlà CHECKP=SOLP*COEFF[kg/ha] (3.80) Phươngtrìnhtínhhngstcđdichuyntrongphudinđt cađmvàlânđưctínhnhưsau 103
  61. EXKN1 XKFN1= [](3.81) 10*POR EXKP1 XKFP1= [](3.82) 10*POR Trongđĩ:EXKN1,EXKP1làhscơngpháđivis di chuyncađmvàlânxungphudinđtN,P Hiuqucathmsâuđưcmơtnhưsau: EFI=EFRAIN=RO[mm] Trongđĩ: RO:tnglưngdịngchymt,mm Hiuqucamưa: EFRAIN=R(10*POR) [mm] Trongđĩ: R:lưngmưaca1trn,mm Hngstcđdichuyncađmvàlânhịatanvào dịng chymtlà: EXKN2 XKFN2= [](3.83) 10*POR EXKP2 XKFP2= [](3.84) 10*POR Trongđĩ:EXKN2,EXKP2:hschitđmvàlânvàodịng chymt. Lưngđmđưcmưacungcplà: RN=RCN*R*0.01 (3.85) Phươngphápsdngchođưngdichuyncasedimentliên quanđnphươngtrìnhvnchuynvàlngđngcasedimentđưc Fosteretal.(1981)vàLane(1982)mơt.Phươngtrìnhnàyđưc pháttrintphươngtrìnhdịngchyliêntcnđnh. 104
  62. x x Qs(x)=Qs(0)+Qs1 D(x) *W*dx [lbs./s](3.86) Lr ∫ 0 Trongđĩ: Qs(x):lưulưngchysedimentcuinguncadịngkênh,lbs./s Qs(0):lưulưngchysedimentđunguncadịngkênh,lbs./s Qs1:tcđdịngchyngangcasediment,lbs./s X:khongcáchđncuingun,feet Lr:chiudàiđtđưc,feet D(x):tcđlngđngtiđimx,lbs/sft 2 W:chiurng,feet Phươngtrìnhsdngchovicxácđnhtcđdịngchycao nht (Smith and Williams, 1980) và đã đưc s dng trong SCREAMS 0.0166 −0.187 0.7 0.159 (0.824*A ) Lc 2  Qp= 8.84*A *Sc *RF )* [ft 3/s]   A*43560  (3.87) Trongđĩ: Qp:đnhlũ,ft 3/s A:dintíchcavùng Sc:đdccakênhmương,ft/ft RF:thtíchdịngchy(inch) Lc:chiudàicakênh,feet. ngdngGISvàphântíchkhơnggian,chúngtacĩth to nhiubnđchuyênđnhưđahình,hưngdịngchy,đdc, chiudàisưndc,kiudc,sơngsui,sdngđtvàphânbĩn 105
  63. đthơngquamơhình,cácsliuđuvàođưcnp vào và mơ hìnhtínhtốn,xlýrixutracácloibnđxĩimịn,ơnhim vàcnhbáosmtđicacácloichtdinhdưngcâytrng. Sliuđuvàochomơhìnhgm22chtiêuvđctính,đ dc,hưngdc,đctínhlýhĩađt,câytrngvàlưngcáccht hĩahcbĩnvàođtcalưuvc,catngơđơnv,lưngmưavà kiumưa. Hình3.22:MơhìnhAGNPSchykthpviphnmmGIS mơphngcácquátrìnhnưcvàdichuyncahĩacht Sliuđuracamơhìnhgm13chtiêuvnưcnhưtcđ dịngchy,đnh lũ, tnglưng dịng chy, hàmlưng cn, khi lưngđtbxĩimịn.Tiptheolà11chtiêuvdinhdưngvà hĩachtnhưlưngđm,lân,thucsâumt đitrong cn đt và trongnưcchytrànbmt.Mơhìnhmơphngvkhơnggiannên luơncnshtrcacácphnmmGIS(vídhình3.22)đtính tốncácyutđahìnhvàphânbkhơnggiancacácđơnvđt 106
  64. đai. Ngày nay mơ hình đưc phát trin lên hin đi hơn vi mơ hìnhmilàAnnualAGNPS,cơbndatrênmơhìnhAGNPSkt hpviphnmmGISAcrView. Mơhìnhkhơngnhngmơphngchotngtrnmưađơnlmà cịnmơphngtheonămcĩtínhđncácyutcânbngnưcbao gm:mưa,bcthốthơinưc,câyhút,chytrànvàthmsâu.Vì th đng thái bin đi ca đ m đt là yu t quan trng nh hưngđnkhnăngsinhdịngchychomitrnmưađưctính tốnmtcáchkhoahc. 3.3.3.MơhìnhxĩimịnLISEM LàmơhìnhxĩimịnvittrongmơitrưngGISchovicmơ phngxĩimịncalưuvccĩkíchthưcvavành.Mơhìnhmơ phngchotngtrnmưariênglvicácđphângiikhơnggian vàthigiankhácnhau.Cơchlàmvicvàcácquátrìnhxĩimịn xyrađưcmơtnhưtronghình3.23. Mưa dịngnưcchy dịngđttrơi ðNGTÁNCÂY LAI,PER đưngđiukhin sliuđuvào Ksat,theta THMSÂU ðNGTRONG XĨIMỊN PER,CH,AGGRSTAB RR LPðTMT BMT AGGSTAB:đồnlpbn LAI:chsdintíchlá COH PER:đcheph Ldd DỊNGCHYTRÀN XĨIMỊN DỊNG Ksat:đdnnưcbãohịa n,slope theta:đmđtbãohịa RR:đghghmtđt RATRƠI, ldd:hưngdịngchy LNGðNG D50 n:hsnhámManning slope:đdc CH:chiucaocây Tnglưng Tnglưng COH:đdodính dịngchy đttrơi D50:trungbìngkíchthưcht Hình3.23:BiuđbiudincơchxĩimịncaLISEM(Hesseletal.,2002) 107
  65. ðuvàocamơhìnhbaogm7đưngchính: a.Sliuvmưatheothigian,khongcách15phút(dng filetext). b.Thơngtinvlưuvc(bnđlưiơvuơngchacácơvuơng cĩdintíchbngnhau),baogm:bnđchungchacácơ,bnđ đdc,bnđvùngmưavàbnđchcacalưuvc. c.Thơngtinvcâytrnghaybnđhintrngsdngđt, đưcktnivibngthuctínhchacácthơngtinvchsdin tíchlá,đchephvàchiucaocâycacácloihìnhsdngđt khácnhau. d.Thơngtinvlpđtmt,làcácbnđchacácthơngtin như:hsnhámManning’sn,đghghmtđt,lưngđátrên mt,knt,đưngsá. e.Thơngtinvkhnăngthmcađt:làbnđđơnvđtkt nivibngthuctínhcađtnhư:hsdnnưcvàđmca đttrngtháibãohịa,đmhintrngcađt,đsâutngđt. f.Thơngtinvxĩimịnvàlngđng:làbnđđơnvđtkt nivibngthuctínhchacácthơngtinv:đbncahtđt, đdodínhvàtrungbìnhkíchthưchtđt. g. Thơngtin vsơng sui (kênh) nhưhưng dịng chy, đ nhámlịngsui,chiurngcasuivàđdccalịng,sưnsui. h.Thơngtinvhàmlưngđmnitrat,amơnvàlântrongđt. ðuracamơhìnhbaogm: i.Thơngtinticacalưuvctheothigian(tùytheongưi sdng,vídsaukhongcách5phút)gm:tcđdịngchy,th tíchdịngchy,hàmlưngcntronghuynphùvàlưngđtmt doxĩimịn. j.Bnđphânbxĩimịnvàlngđngđttheothigianvà tồntrnmưa. 108
  66. k.Hàmlưngdinhdưngtrongđtvàtrongdịngchyrakhi lưuvc. Dịngchymt Dịngchyngang Dịngchysơngsui Hình3.24:Mơphnghưngdịngchytrongmơhìnhxĩimịnlưuvc 3.3.4.MơhìnhlantruynthmsâuchthĩahcLEACHM LEACHM (Leaching Estimation And Chemistry Model) mơ phngtrngtháicanưcvàmơphngquátrìnhvnchuynca chtlngtrongđtkhơngbãohồhocbãohịa1phn,tiđsâu 2m.MơhìnhLEACHMmơphngnhiuloihĩachtkhácnhau: LEACHNmơphngschuynhĩavàvnchuyncađm(N)và lân(P);LEACHPmơphngsphânrãvàlantruyncathuctr sâu; LEACHC mơ phng s lan truyn ca các ion vơ cơ, và LEACHBmơphngđngtháicavisinhvttrongscĩmtca mtloichtdinhdưngchospháttrincachúng.Nhngmơ hìnhnàycĩthápdngchoctrongphịngthínghimvàngồi 109
  67. thcđa,mơhìnhcũngbaogmccácmơhìnhconvhútnưcvà chtdinhdưngcarcây. Cácthơngscthcamơhình. Thơngschungcathínghimnhưthitit,đctínhlýhc đt,rcâytivùngnghiêncu. Thơngsvđtgmcĩ:hàmlưngmùntrongđt,hàmlưng nitratvàamơnbanđu,hàmlưngđmtrongchttàndưthcvt, hàmlưngcacbonvàđmtrongtàndưthcvt. Thơngsvphânbĩngmcĩ:Lưngphânđm(urê,amơn, nitrat),phânlân,hàmlưngđmvàlântrongtàndưthcvtvà trongphânchung Thơngsđuracamơhìnhgmcĩ:Lưngamơn,nitratvà lândocâyhút,lưngamơnbchơi,đmmttrongquátrìnhnitrat hĩa,lưngamơn,nitratvàlânmtdothmsâu. Thốthơi Cht nưc Nưcmưa, Bchơi hĩahc Câypháttrin tưi Nưc Dịngchymt nưc Câyhút Dịnglưu Vnchuyn thơngnưc cácch tlng Chthĩahc,tương nưc tácvisinhvt Thmsâu Nưc Chthĩahc Hình3.25:CáchpphnchínhvàđưngpháttrincaLEACHM (Hutson,2003) 110
  68. 3.4. MƠ HÌNH ðƠN GIN V LAN TRUYN HỐ CHT TRONGðT Xemxétmtloiđtcĩcha1lpphânbĩn(vídphânđm, N,đưcbĩnđsâu20cm).ðđơnginhốchovictínhtốn, gisđtbãohịanưc,đtcĩđrnga(m 3/m3,thưngdaođng t0,350,75,chakhơngkhívànưc).Nưcmưagâyra1dịngdi chuynvitcđv’vànưcdichuyntrongcáckhđtvitc đv=v’/a.HàmlưngcaNtrongnưcti1đimxvàthigiant làC(x,t) x x1 (xx1)= H (xx1)=+H C(i1) C(i) C(i+1) F(i) FL(i+1) Tcmass=H/V Hình3.26:Biuđbiudinslantruynchthĩahctrongđt ðmơphngquátrìnhdichuyncaNtrongđt,phudin đtđưcchiathànhcáctngđtcĩcácđcđimkhácnhau(thành phnvtlýnhưđrng,đdnnưc,thànhphncơgiiv.v.)và đưc biu din như hình 3.26. Biu đ này s giúp ta vit các phươngtrìnhdichuyncaNtrongphudinđtnhưsau: PhươngtrìnhdịngchycaNdichuyntitngđtthislà: FL(i)=V.C(i1);làdịngNđivàotngi (3.88) FL(i+1)=V.C(i);làdịngNđirakhitngi,vàđivàotngi+1 (3.89) 111
  69. GisNphântánđutrongmitngvinngđđngnht C(i).VyNđivàomttnglàtíchcatcđdịngnưcchyvào vànngđNtrongnưcchyđnttngtrưcđĩ. HdịngchycaNchotngđtilàhiucadịngchyvào vàrakhitngi: NFL(i)=FL(i)–FL(i+1)hoc (3.90) NFL(i)=V.(C(i)–C(i+1)) (3.91) HàmlưngN(mgkg 1) Quantrc ___Tínhtốn Hình3.27:Phânbhàmlưngđmtrongđttheochiusâu lúcbanđu,sau40,80và100ngày TacĩthtíchcatngđtlàVOL=AREA.H(dintíchb mt ×chiucao).Nuphudinlàđngnhtvàđưcchialàmcác 112
  70. tngcĩđdàynhưnhauvàbngH,sthayđinng đ ca N trongtngđtsđưctínhbngNFL(i)/Hvàtcđthayđinng đcaNđưcvitdưidngphươngtrình(3.92).Binđnghàm lưngcaNtrongđtđưcbiudinnhưtronghình3.27. dC(i) NFL(i) V = = (C(i −1) − C(i)) (3.92) dt H TCOM Trênđâylàchươngtrìnhmơphngcađơn chttrong mơi trưngđngnhtvàchcĩ1đuvào.Trongthctchthĩahc trongđtbinđitheoschiphicanhiuyutmơitrưngnhư trìnhbàytrongphnmmLEACHM.Timicpquantâmkhác nhau,chúngtacĩquymơcamơhìnhlnhaynh.Mơhìnhcàng đưcmơtchititthìchođchínhxáccàngcao(gnvihthng thc),tuynhiênsaiscũngsrtlnnuphươngtrìnhtínhtốnvà sliuđuvàobsai.Vìthngưixâydngcũngnhưngưis dngmơhìnhphiluơnđmbonguyêntccnthntrongtng chitittínhtốn,vitphươngtrình,hiuchnhcũngnhưápdngra thct.Numơhìnhđưcxâydngttthìsđemlirtnhiuli íchchothct,bngkhơngnĩslàmchongưisdngvndng saicácthànhtukhoahcvàkhơngtrliđưccáccâuhica thctđtra. 3.5.MƠHÌNHNLEACH_2D Vic tính tốn s ra trơi đm và nitrat t các ngun ơ nhimkhơngxácđnhlàrtphctpvàđịihirtnhiudng c, thit b ly mu và đo (Addiscott, 1990). ð gim thiu nhngbưctinhànhcĩtínhchtlpđilplinhiulnnhưly mu,phântích,đcvàđánhgiávnhngđiukinmơitrưng tươngt,nhiunhàkhoahcđãnghiêncuquyluttươngtác, tntivàdichuyncađmtrongmơitrưngđtvànưcđt đĩxâydngmtmơhìnhmơphngnhngtrngtháicachúng. Tđĩcĩthđnhlưngđưcnguyêntnàytrongcáctrngthái khácnhau,đcbitcĩthchđngđnhlưngđưclưngđm 113
  71. bratrơitcácngunơnhimkhơngxácđnhvàotngnưc ngmvàcácngunnưckhác,nhhưngtrctipvàgiántip đnđisngvàsckhecngđng.Cĩnhiumơhìnhđơngin phc v cho vic nghiên cu ra trơi đm (Izadi et al., 1996; Granlundetal.,2000) .MơhìnhđưcbitđnnhiulàNLEAP (Ersahin and Rustu Karaman, 2001) . Mt s nghiên cu khác cũngđãthànhcơngtrongvickthpmơhìnhratrơiđmvi hthngthơngtinđalý(GIS)nhưmơhìnhDRAINMODGIS (ElSadek et al., 2003) đnghiêncu chophmvi vùng.Mc đíchcanghiênculàápdng mơ hìnhNleach2D(Mai Văn TrnhvàHermanvanKeulen,2009) tínhtốnlưngđmbra trơi trên các nn nơng nghip thâm canh cao ti huyn Tam DươngtnhVĩnhPhúc. 3.5.1.Giithiumơhìnhvàcácmơhìnhcon 3.5.1.1.Mơhìnhcânbngnưc ðngtháicađmđưcmơphngdavàomơđuncânbng nưcvibưcthigianlàmtngày.Phudinđtđưcchialàm cáctngcĩđdàykhácnhauvàvicácđctínhđtđaikhácnhau. Lưngnưctrongmitngđt(SW)tithiđimtđưctínhbng tnglưngnưctrongđttithiđimt1vàhdịngchy(NFL) vàotrongtngđtcathiđimt.Hdịngchyvàotngiđưc tínhtốnbngcânbngdịngchyvào(FL)vàra(chínhlàdịng chyvàocatngđtthi+1)vàlưngnưcbbcthốthơit tngi. SW i,t =SW i,t–1+NFL i,t ×t (3.93) NFL i=FL i–FL i+1 –ET i (3.94) Trêntngmt,dịngchyvàođưctínhtốn: FL 1=R+IRR–Q (3.95) Trongđĩ,SW ilàhàmlưngnưctrongđttitngthi(mm), Rlàlưngmưangày(mmd –1),IRRlàlưngnưctưi(mmd –1), 114
  72. –1 ET ilànưcthamgiavàobcthốthơicatngthi(mmd ),FL i, FL i+1 làdịngchyquamtctdưivàmtcttrêncatngthi, tlàkhongthigiantínhtốncamơhìnhvàQlàdịngchymt (mmd –1). Tng lưng bc thốt hơi đưc tính theo phương pháp PenmanMonteith (Allen et al., 1998). Lưng nưc phân b cho bcthốthơicatngtngđưcMolz(1981),MolzvàRemson (1970)tngktlàphânđsâutngrlàm4phnbngnhau,lưng nưcđĩnggĩpchobchơigimdnttngmtxungtngcui (víd40,30,20và10%). Dịngchyđivàotngđtthikcbãohịahaykhơngph thucmnhvàođmđt(Radcliffeetal.,1998),vàđưcmơt theođnhlutDarcy: dh FL= − k i (3.96) i i dz ki=ks inuθi=θsi (3.97) ki=kr i×ks inuθi<θsi (3.98) –1 Trongđĩ,FL ilàdịngnưcchyvàotngđtthi(mmd ), –1 kilàđdnnưccađttrongtngi(mmd ),dh i/dzlàđchênh lchđmlnnhtgiatngivài1,kr ilàhstlthunviđ dnnưc(0≤kr i≤1),θi,θsilnlưtlàcácloihàmlưngnưc trongđttrongtngthitươngngvigiátrápdngcakr i. Vìcáctharungđưcbaobcbngcácbnêndịngchy mtchxuthinkhinưcmưahocnưctưivưtquáchiucao cabrung(Chowdaryetal.,2004).Dịngchymt đưc tính nhưsau: Q=Max(0,R+IRR+(SW 1–POR 1–BH)/t) (3.99) Trongđĩ,SW 1,POR 1làđmđtbìnhthưng(mm)vàđ mđttrngtháibãohịacatngđttrêncùng;BHlàchiucao cabrung(mm). 115
  73. 3.5.1.2.Mơhìnhcânbngđm Tc đ cây hút đm đưc tính tốn là tích ca lưng nưc thốt hơi và hàm lưng đm khống trong mi tng đt. Tc đ thốt hơi (T i) đưctínhtốn t khnăngbc thốt hơi tng s (ET i),nhưngtlvidintíchlátheothikỳsinhtrưng(LAI). VìthgiátrcaT ilàphnrtnhcaET itithiđimcâybt đupháttrinvàđtgiátrcaonhttithiđimdintíchlátiđa. Quátrình dichuyn vàđngtháihàm lưngđm trong đt đưcmơphngtheocơchphatrnhồnhocaVanKeulenvà Seligman(1987): Sn=S ni –S no (3.100) Sni =N i–1×FL i (3.101) Sno =N i×FL i+1 (3.102) Trongđĩ, Sn:tcđthayđicahàmlưngđmtrongtngđtidoquá trìnhvnchuyn(kgha –1d –1), –1 –1 Sni :tcđdịngđmvàocatngi(kgha d ), –1 –1 Sno :tcđdịngđmrattngi(kgha d ), FL i,FL i+1 :tcđcadịngnưcchyvàocáctngtươngng (mmd –1), –1 –1 Ni,N i+1 :hàmlưngđmtrongtngđttươngng(kgha mm ). Tồnbmicânbngđmchomitngđtđưcmơtnhưsau: Cni =S n+R nfi +R nsi –Ti ×N i–N di –Ngas (3.103) Trongđĩ, –1 –1 Cni :tcđthayđihàmlưngđmtrongtngi(kgha d ); Rnfi ,R nsi :tcđkhốnghĩaNtrongquátrìnhphângiiphân hucơtrongtngi(kgha –1d –1); –1 Ti:tcđhútnưccacâyttngi(mmd ); 116
  74. –1 –1 Ndi :tcđhútđmdokhuchtánttngi(kgha d ); Ngas :tcđmtđmdobayhơivàokhơngkhívàquátrình đnitơráthĩa(kgha –1d –1). Sphângiicaphânhucơ,gischxyratitngđt trêncùngvàđưcmơphngtheomơhìnhcaYang(1996): –s Rnsi=R 9×f×(f×t) (3.104) 1− s −R9 *(f*t) Yt = Y 0 *e (3.105) f= 2 (T− 9)/9 vi9<T≤27 0C (3.106) –1 Trongđĩ,R 9làtcđkhốnghĩabanđu(d )tinhitđ (T)9°C,đưcYang(1996)chobng0,82,flàhshiuchnh nhitđ,Slàtcđsuygimđphângiicahotcht,đưcly bng0,49chophânchung(Yang,1996).Y 0vàY tlàlưngcht thiđim0vàt(mgkg1). ðmkhốngcĩthbmtttngđttrêncùngdosbayhơi đm,mtphnđmamơnhìnhthànhtrongquátrìnhthyphâns chuynhĩathànhdngkhí.Trongquátrìnhđhydratehĩa,NO 3b chuynhĩathànhNO,N 2OvàN 2,cĩthmtphnbmtđivào khơngkhí.TcđcaquátrìnhnàyphthucvàohàmlưngNH 4 vàNO 3trongđt,đthơngkhí,pHđtvàhuhttuântheophương trìnhđngtháibcnht: −kgas *t Ngas= k gas * N min *e (3.107) Trongđĩ,K gas làhngskthpchoctcđbchơivàtc đđnitratehĩa,tlàthigian. 3.5.2.Mơhìnhcânbngđmtrongrunglúacĩtngđcày Viđtcanhtáclúanưclâunăm,tngđcàylàmtlpđt mng(515cm)cĩthànhphncơgii(TPCG)nnghơn,đcht lnhơntngcanhtác.Tngnàycĩvaitrịrtquantrngtrongvic ngănquátrìnhdichuyncanưcvàdinhdưngttngcanhtác 117
  75. xungcáctngsâu.Vìthttccácđctínhđtcatngnàyđu khácsovitngcanhtácvàtngdưinĩ,vídđdnnưccĩth thphơnvàilnsovitngcanhtác,đrngnhhơn.Vànhưth thì tc đ dịng chy và s di chuyn ca các cht dinh dưng xungcáctngsâucũngrthnch,tùythucvàođdàymng, chtcatngđcày.Viđtlúa,nhhưngcatngđcàyđưc mơphng bngvicgimđrngvàđdnnưccađttrong tng1. Hình3.28.Hàmlưngđmkhốngđovàtínhtốnticácđsâukhác nhautrongđttrnglúatrongtrưnghpkhơngcĩmơđuntng đcày(trái)vàcĩmơđuntngđcày(phi) Quadinbinhàmlưngđmtronghình3.28chothymơ hìnhđãmơphngtươngđitthàmlưngđmtrêntngđtmt vàkhpvisliuđo.Tuynhiêncĩskhácbitlntrongtrưng hpkhơngvàcĩápdngmơđuntngđcày.Vitrưng hp khơngápdngtngđcàythìhàmlưngđmtng2thphơn sliuđovàlicaohơnsliuđocáctngsâuhơn.Trưng hpcĩápdngmơđuntngđcày(gimhsktrongtng1và tăng ktrong các tngsâu) ktqutính tốnđưc ci thin rt nhiu (hình 3.28 bên phi). Trong các tng này hàm lưng đm tươngđinđnhthhinmtquátrìnhthmttcanưctb 118
  76. mtđtquasđiutitcatngđcày,tráingưchnvitrưng hpkhơngcĩtngđcày. 3.5.3.PháttrinNleachthànhmơhìnhmơphngkhơnggian Hình3.29.Biuđlýthuytmơtđngtháiđmđtvàđmtrongđt Trongđĩ; R:lưngmưa; Irri:nưctưi; Ks:đdnnưc; POR:đrng. N:hàmlưngđm; P:tcđthmsâu; U:tcđhútnưcvàđm; T:nhitđ; Ra:ánhsáng; GR:câytrngpháttrin; Fert:phânbĩn,SW(1),hàmlưngnưctrongđt(trongmttngđt); L(1a):tcđdịngchyvàotheophươngchéo; L(1b):dịngchyđitheophươngchéongang; Tnhngthuttốncamơhìnhtrên,chúngtacĩth phát trinnĩtrênphnmmhthngthơngtinđalýbngcáchđưacác thuttốndịngvnchuyncavt chttheochiu dc. T mơ hình thngđng khi chuyn sangmơhìnhkhơng gian, mơ hình thêmcácquátrìnhdịngchytrànbmttcellcaosangcellthp 119
  77. (davàobnđđcaosvàbnđhưngdịngchy)vàdịng chyxiêntheochiusưndc.Biuđlýthuytcamơhìnhđưc biudinnhưtronghình3.30. Hình3.30.KtqumơphngcamơhìnhNleachkhơng gian v hàmlưngđmkhống(mgl –1)tixãVânHi,huynTamDương ngày6tháng3năm2004(a)vàngày26tháng3năm2005(b);dịng đm chy nghiêng tích lũy (kg ha –1 năm–1) năm 2004 (c) và năm 2005 (d); kt qu mơ phng tng lưng đm mt do thm sâu (kgha –1năm –1)năm2004(e),vànăm2005(f) 120
  78. 3.6.MƠHÌNHMIKE11 ScơngbrađicaMIKE11phiênbn4(năm1997)đãm ramtknguyênmichovicngdngrngrãicơngclpmơ hìnhthuđnglcchosơngvàkênhdn.MIKE11làmtphn cathhphnmmmicaDHIdatrênkháinimcaMIKE Zero, bao gm giao din ngưi dùng đ ho tích hp trong Windows,thíchhpvicáctiêuchunrútrachophnmmda trênWindows.Tuynhiên,phntínhtốntrngtâmđưcbitđn vàđãđưckimchngcathhMIKE11trưcđâyphiênbn ‘C đin’ (‘Classic’ version) vn cịn đưc duy trì. MIKE 11 là mtngdng32bitthcs,đmbotcđtínhtốnnhanhhoc tchotcácconssovicácphiênbnMIKE11trưcđây. ngdngMIKE11,tacĩthtrlicáccâuhinhư: • Trongtrưnghpcĩlũthìmclũvưtslàbaonhiêuti vtrínàosxyralũ? • Giýcácbinphápkimsốtlũ? • Tácđngmơitrưnglâudàinhưthnàokhibnhhưng dosthayđicácchtgâyơnhim? • Phùsalngđâutronghthngsơngvàbinhìnhlịng dnthayđitngthnhưthnào? • Hàmlưngcaonhtcácchtơnhimtimtsvtrílà baonhiêuvídnhưsaukhicĩơnhimnngtlưuvc vùngđơth,CSO(kthplưulưngxtđưngcng) hoccácnhàmáycơngnghip? 3.6.1.MơtsơlưcvMIKE11 MIKE11làmtgĩiphnmmkthutchuyênmơnđmơ phnglưulưng,cht lưngnưcvàvnchuynbùn cát ca sơng,sơng,hthngtưi,kênhdnvàcácvtthnưckhác. 121
  79. MIKE11làcơngclpmơhìnhđnglc,mtchiuvàthân thinvingưisdngnhmphântíchchitit,thitk,qunlývà vnhànhchosơngvàhthngkênhdnđơnginvàphctp.Vi mơitrưngđcbitthânthinvingưisdng,linhhotvàtc đ, MIKE 11 cung cp mt mơi trưng thit k hu hiu v k thutcơngtrình,tàinguyênnưc,qunlýchtlưngnưcvàcác ngdngquyhoch. Mơđunmơhìnhthyđnglc(HD)làmtphntrngtâm cahthnglpmơhìnhMIKE11vàhìnhthànhcơschohuht cácmơđunbaogmdbáolũ,tikhuchtán,chtlưngnưcvà cácmơđunvnchuynbùnlngkhơngcĩckt.MơđunMIKE 11HDgiicácphươngtrìnhtnghptheophươngđngđđm botínhliêntcvàđnglưng(momentum),nghĩalàphươngtrình SaintVenant. CácngdngliênquanđnmơđunMIKE11HDbaogm: • Dbáolũvàvnhànhhcha. • Cácphươngphápmơphngkimsốtlũ. • Vnhànhhthngtưivàtiêuthốtbmt. • Thitkcáchthngkênhdn. • Nghiêncusĩngtriuvàdângnưcdomưasơngvàcasơng. • ðctrưngcơbncahthnglpmơhìnhMIKE11làcu trúcmơđuntnghpvinhiuloimơđunđưcthêmvào mimơphngcáchintưngliênquanđnhthngsơng. NgồicácmơđunHDđãmơttrên,MIKEbaogmcác mơđunbsungđivi: • Thyvăn. • Tikhuchtán. • Cácmơhìnhchonhiuvnđvchtlưngnưc. 122