Bài giảng MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG - Phần 1 pot

1
NỘI DUNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
TSKH. BÙI TÁLONG
2
NỘI DUNG VÀTHỜI LƯỢNG
§ MÔ HÌNH, MÔ HÌNH HÓA VÀMÔ HÌNH HÓA CÁC
QUÁTRÌNH MÔI TRƯỜNG (4 TIẾT)
§ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC MÔ
HÌNH TOÁN SINH THÁI (4 TIẾT)
§ MÔ HÌNH HÓA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ (16 TIẾT)
§ MÔ HÌNH HÓA Ô NHIỄM NƯỚC (16 TIẾT)
§ XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍCH HỢP GIS,
CSDL MÔI TRƯỜNG VÀMÔ HÌNH TOÁN
TRÊN VÍDỤCAP, ENVIMAP (5 TIẾT)
§ TÀI LIỆU THAM KHẢO
3
MỐI LIÊN HỆ GIỮA MÔN HỌC
VÀCÁC MÔN HỌC KHÁC
4
MÔ HÌNH, MÔ HÌNH HÓA VÀMÔ HÌNH
HÓA CÁC QUÁTRÌNH MÔI TRƯỜNG
BùiTáLong,
ViệnMôitrườngvàTàinguyên
5
Tổngquanvềmônhọc
1. Mụctiêu
1. Mụctiêu
2. Nộidung
2. Nộidung
3. Phươngphápnghiêncứu
3. Phươngphápnghiêncứu

4. Kiểmtra
4. Kiểmtra
6
Mục đích
§ Cơ sở lýluậnvàthựctiễncủaphươngpháp
môhìnhhóamôitrường;
§ Biếtcách ứngdụngcụthể củamôhìnhtrong
côngtácquảnlýmôitrườnghiệnnay;
§ Ứngdụngmộtsốphầnmềmtínhtựđộng
hóatínhtoánô nhiễm, quảnlýmôitrường.
7
Nộidung
§ Vaitròcủamôhìnhmôitrường
§ Mô hìnhhóatrongnghiêncứusinhthái
§ Mô hìnhhóachấtlượngnước
§ Mô hìnhhóachấtlượngkhôngkhí
8
Phươngphápnghiêncứu
§ Xây dựnggiản đồ thôngtin;
§ Nắmbắtcácqui luậtvậtlýtrongtừngbàitoán;
§ Cáccôngcụtoán đượcsửdụng để thamsốhóa
cácqui luậtvậtlý. Mộtsốkiếnthứctoán được
sử dụngtrongmôhìnhhóa: phươngtrìnhvi
phân, điềukiệnban đầu, điềukiệnbiên, phương
phápgiảisố, biểudiễnkếtquả;
§ Công cụ tin học: cácphầnmềm;
§ Tàiliệuthamkhảo.
9
NỘI DUNG BÀI 1
§ Mô hìnhnhư mộtcôngcụkếtnốithế giớitự

nhiênvàxãhộiloàingười.
§ Mô hìnhhóamôitrườngnhư mộtbộphận
khôngtáchrờicủamôhìnhhóanóichung.
§ Cácdạngmôhìnhmôitrường.
§ Mộtsốnguyêntắccơbảntrongxâydựng
môhình
10
Môhìnhnhư mộtcôngcụkếtnốithế
giớitựnhiênvàxãhộiloàingười.
§ Ngàynay hầuhếtcácngànhkhoahọcđềusử
dụng“môhình”, (“model”).
§ Mô hìnhkhôngchỉ xuấthiệntrongkhoahọctự
nhiênmàcònxuấthiệntrongkhoahọcxãhội.
§ Vớinhiềunhànghiêncứumôhình đượchiểulà
cácmôhìnhsốphứctạpchạytrênmáytính, trong
mộtsốngànhkhoahọckhácmôhình đượchiểu
như mộtdạngmẫutươngtự.
§ Tuynhiêncórấtnhiềuthuậtngữ “môhình” được
sử dụngrấtkhácnhau.
11
Điểm đượcthốngnhấtcaovề“model”
§ Ứngdụngcủamôhìnhrấtrộng,
chúnggiúpchoquátrìnhthông
qua quyết địnhtrongcuộcsống
hàngngày;
§ Mô hìnhlàmộtkháiniệmcơbản
củakhoahọcvà đóngvaitrò đặc
biệtquantrọngtrong khoahọc
môitrường nơicácphépthí
nghiệmrấtkhótiếnhành

12
Albert Einstein
“Make things
as simple as
possible,
but not any
simpler.”
13
Môhìnhnhư mộtcôngcụchínhkết
nốitựnhiênvàxãhội, NicoStehr
§ “Thậtdễ dàngvẽ mộtbiểu đồ
hơn là môtả chính xácnhững
điềuthựctế đangdiễnra”
§ “Trongnghiêncứukhoahọc, thu
thậpthôngtin vềđốitượng
nghiêncứulàchưa đủ, cầnthiết
phảitổngquáthóadữliệu được
thuthậpthànhcáccôngthức”.
14
Thuậtngữ “model”cũng được định
nghĩatheonhiềucáchkhácnhau
§ Mô hìnhlàmộtđốitượngnhỏ, thường đượcxâydựngtheotỷ lệ, nó môtả
một vài đốitượngthựctếtrongtự nhiên.
§ Mô hìnhlàmộtmẫuthể hiệnmộtsựvậtcònchưa đượcxâydựngtrênthực
tế, đượcxemnhư làkếhoạch(trênthựctếsẽlớnhơnmẫu) vàsẽđượcxây
dựng.
§ Thuậtngữ “model”cóthể làmộtmẫuđượcsửdụng để trắcnghiệmvềngữ
pháp“haimẫucâu có cấu trúcvănphạmtương phảnnhau”. (Noam
Chomsky)
§ Thuậtngữ “model”cóthểđượcdùngnhư mộtkiểumẫuthiếtkế củamộtđối

tượngcụthể. Vídụcóthể nóichiếcxe củaanhta là mẫuxe củanămngoái.
§ Thuậtngữ “model”cóthểđượcdùngcho đốitượnglàngườitiêubiểucho
mộthay nhiềutiêuchíkhácnhau.
§ Thuậtngữ “model”cóthể làngườihay vậtthể phụcvụchohọasĩhay người
chụphìnhnghệ thuật.
§ Thuậtngữ “model”cóthể dùngchỉ người có nghề nghiệp là trìnhdiễnthời
trang.
(The American Heritage Dictionary of the English Language, New York: Houghton
Mifflin 1969)
15
Stehr đã thêm vàomệnh đề sau
§ Mô hình là công cụ tốt
§ Mô hình toán học còntốthơn.
Mẫusốchungnhấtcho cácmô hình:
chínhlàchứcnăngquan trọngnhất của
chúng–là sự giảmthiểu độ phức tạp của
phạmvi yêucầu
16
§ Pierre Duhem, nhàvậtlýngườiPháp:
“mô hìnhtrongkhoa học chỉ là mộtcông cụ để
giải thíchvề lý thuyếtvà có thể được loạibỏ
mộtkhimộtlý thuyết khác được pháttriển”.
§ Campell, nhàvậtlýngườiAnh:
“mô hình là mộtphầnthiếtyếu(củalý
thuyết), không có nó lý thuyết sẽ hoàn
toànkhông có giá trị”
17
Stehr: 2 thuộctínhcầnquantâm
§ Chấtlượngmôhình
§ Kếtquảđịnhlượng đượctạoratừmô

hình.
18
Stehr:
§ Mô hìnhlàcôngcụgiúpdựbáocũngnhư tính
toántrướcnhữnghậuquả cóthế trongthựcthi
cácdựánkinhtếvàpháttriểnxãhội.
§ Dự báo này đượcxâydựngtrênnhữngtri thức
về đặctrưng của các quá trình xảyratrongthiên
nhiên, qui luật pháttriểnxã hộivà sự ảnhhưởng
lẫnnhautrongmốiquanhệ tươnghỗ này.
19
Tómlại
§ Mô hìnhhóacácquátrìnhvàhiệntượngxảyra
trongxãhộivàthiênnhiên đượcthừanhận như
mộtcôngcụmạnhgiúphiểubiếtsâuhơnbảnchất
củatựnhiênvàgiúploàingườinhận đượcthôngtin
quígiávềthế giớithực.
§ Thông tin nhận đượctừquátrìnhmôhìnhhóatiếp
tụcthúc đẩysựpháttriểncácphươngphápmới
giảiquyếtcácbàitoánkhoahọccũngnhư làmcơ
sởthôngqua cácquyết địnhquảnlýcụthể.
20
Môhìnhhóamôitrườngnhư mộtphần
củamôhìnhhóatựnhiên–xãhội.
§ Mộtsốđịnhnghĩavàkháiniệmcơbản
§ Cấutrúccơbảncủamôhìnhhóamôi
trường
§ Cácthànhphầntrongquátrìnhmôhình
hóamôitrườngsinhthái
§ Cácbướccủaquátrìnhmôhìnhhóamôi

trường
21
Vìsaocầnmôhìnhmôitrường?
Quan điểmnày đòihỏimỗiquốcgianhanh
chónggiảiquyếtcácnhiệmvụsau đây:
› Xâydựngcácphươngpháp đánhgiásựbềnvữngcủacác
hệ sinhthái;
› Nghiên cứucácquyluậtbiến đổitheothờigiancủa
chúng;
› Hoànthànhcácphươngpháp đánhgiá địnhlượngtác
độnglênmôitrườngcáchoạt độngkinhtế-xãhội.
22
(tiếptheo)
§ Để giảiquyếttốtnhiệmvụtrên, cầnthiếtphảiphát
triểnlýthuyếthệthốngvàmôhìnhhóa, coi đâylà
côngcụchính để nghiêncứumôitrường.
§ Vàonăm1997, Việnquốctếvềphântíchhệthống
ứngdụng(IIASA, Laxenbourg, Áo) đãcôngbốdanh
mụccáccôngtrìnhnghiêncứutrong25 năm(1955
–1997) gồmhơn50.000 côngtrìnhliênquantớilý
thuyếthệthốngvàmôhìnhhóamôitrường.
23
Môhìnhmôitrườnglàgì?
§ Cácmô hìnhmôitrường(Environmental Models)
đượcsử dụng để tái tạo lại các quá trìnhmôitrường
xảyratrongmộtkhoảngthờigian nào đó”.
§ Ngàynay loàingười đã hiểurõ ràngrằngviệctiến
hànhnhữngthí nghiệmtrựctiếpvớisinhquyển của
hànhtinh là khôngthể. Do vậyxâydựngmôhình là
phươngtiệnquan trọng để nhậnthôngtin về tình

trạng có thể củasinhquyển chịunhững tác độnglớn
từ phíacon ngườilên nó.
CụcbảovệmôitrườngMỹ
24
§ Quá trìnhmô hình hóa có thể dựatrênnhững
nguyênlý khácnhau, dựatrêncơsởxemxétvà
phân tích cácmốiliênhệ nhân– quả.
§ Mô hình toán học củamộtđốitượngbấtkỳ là sự mô
tả nó bằng cáccông cụ, phương pháp toán học.
Nguyênlýcủamôhìnhhóa
25
Các quátrình được mô tả bằng cá
c
biểu thức toán họ
c.
Rất nhiều biểu thức toán học các quátrình liên quan
tới mô phỏng môi trường sinh thái đã tồn tại:
Các quátrình vật lý: các quátrình lan truyền, hấp thụ, sự
phụ thuộc nhiệt độ, bay hơi.
Các quátrình hóa học: ô xy hóa, ion hóa,
Các quátrình sinh học: quang hợp, sự tăng trưởng, sự
lắng trầm tích, sự phân rã,