Độc học môi trường part 6 ppsx

884
2/3 2/3
Al Al
AlCa
Ca Ca
EC
S*
EC
=
2/3 2/3
Al Al
AlFe
Fe Fe
EC
S*
EC
=

1/3 1/3
Al Al
AlK
KK
EC
S*
EC
=
1/3 1/3
Al Al
AlCa
Na Na

EC
S*
EC
=
2/3 2/3
Al Al
AlMg
Mg Mg
EC
S*
EC
=
Theo nhiều kết quả thí nghiệm trên đất phèn trong khu vực kết
luận là sự tích tụ của sulphate là sự hấp thụ bề mặt đơn nguyên tử và
tuân theo phương trình hấp phụ của Langmuir:

()
SO
SO max
SO
4
4
4
C
EA*b*
1bC
=
++
(20.30)
Trong đó:

C
SO4
: là nồng độ của sulphate trong các khoảng vi mô (micropore
space).
Đối với hàm lượng chất trong pha dung dòch ta dùng các tham
số: m
Al
, m
Ca
, m
Mg
, m
Fe
, m
K
, m
S04
, m
Cl
, m
Na
.
Điều kiện trung hòa điện tích trong pha dung dòch cho ta
phương trình:
m
Al
+ m
Ca
+ m
Mg

+ m
Fe
+ m
K
= m
Na
= m
S04
+ m
Cl
(20.31)
Một điều kiện khác được rút ra từ giả thuyết là sự hiện diện của
kaolinite và silica vô đònh hình để tính nồng độ của ion hydrogen
trong khoảng trống vi mô:

()
1/3
LOG Al
pH 2.3 10 *
3.000
=− (20.32)

885
Đặt:
3/1
Al
CX = , với C
Al
là nồng độ của nhôm trong khoảng vi mô.
phương trình (20.31) được viết lại như sau:

()
32
Ca Na
AlCa AlNa SO Cl H
Al Al
4
EE
X
X * S * X * S * C C C 0 20.33
EE
++−−+=

Giải phương trình bậc ba này (20.33) ta được trò số của C
Al
, từ
đó tính ra các nồng độ còn lại.
Đối với sự cân bằng khối lượng, vì thể tích của vó mô nhỏ hơn
thể tích của vi mô, sự cân bằng khối lượng chủ yếu xét cho vùng vi
mô chính là tổng số chất hấp phụ hoặc khử hấp phụ và chất hòa tan.
b. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên:
i. Điều kiện ban đầu:
Nồng độ các chất trong các lớp tính toán: C(z,t = 0) = C
0
(z)
ii. Điều kiện biên:

Trong trường hợp có lớp nước mặt ruộng:
Biên trên: chất lượng lớp đất mặt C(z = 0,t) = C
S
(t)

Biên dưới: chất lượng nước kênh trao đổi với nước ngầm
C(z = L,t) = C
c
(t)
c. Phương pháp tính:
Trong mô hình SOCHEM áp dụng phương pháp sai phân hiện
để tính nồng độ của các chất ở mỗi lớp, với bước thời gian chia là một
ngày và chiều sâu tính toán là 120 cm, chiều dày mỗi lớp là 10 cm.
Các số liệu input của mô hình SOCHEM được lấy từ kết quả của mô
hình SOILWA.

886
20.3. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐẤT PHÈN (SMASS)
















Cấu trúc của SMASS: mô hình mô phỏng đất phèn

Mô hình mô phỏng đất phèn bằng máy tính bao gồm một số mô
hình phụ liên kết với nhau, trong đó những tiến trình vật lý và hoá
học xảy ra trong đất phèn được mô tả bằng những phương trình toán
học. Để giải những phương trình này, phẫu diện đất được chia ra
thành những lớp có kích thước khác nhau. Những điều kiện hóa–lý
ban đầu trong mỗi lớp phải được khai báo trong phần nhập liệu. Đối
với một chu trình mô phỏng hoàn chỉnh, các giá trò điều kiện biên
cũng cần được nhập vào . Các điều kiện lý–hóa trong mỗi lớp, cùng
với các thông số về lượng nước và dung dòch đất ở biên của hệ thống
được tính toán cho từng ngày.

Điều kiện biên
- Thành phần hoá học của nước tưới
và mưa
- Thành phần hoá học của nước ngầm
- Thành phần hoá học của nước kênh
Điều kiện biên
- Bốc thoát hơi tiềm tàng
- Nước ngầm
- Mưa/tưới
- Mực nước trong kênh
MÔ HÌNH CHUYỂN VẬN NƯỚC
(SWAP)
Thông lượng nước
- Trắc diện ẩm
- Trắc diện không
MÔ HÌNH CHUYỂN VẬN DUNG DỊCH
(TRANSOL)
MÔ HÌNH CHUYỂN VẬN OXY
VÀ OXY HÓA PYRITE
Thông lượng dung dòch

- Sản phẩm Fe
2+
- Sản phẩm SO
4
2-

- Sản phẩm H
+

MÔ HÌNH HÓA HỌC
(EPIDIM)
- Nồng độ dung dòch đất
- Nồng độ dung dòch
trong nước trao đổi với
kênh
tiêu
Nồng độ dung dòch
trong nước trao đổi với

nước ngầm
- Lượng hấp phụ
- Lượng kết tủa
- Thế oxy hoá khử
Lượng pyrite còn lạiï

SMASS

887
Trình tự tính toán những tiến trình vật lý và hóa học diễn ra
trong đất phèn và được mô phỏng bởi mô hình SMASS:

Trước tiên, mô hình SWAP tính toán lượng nước chuyển vận
thẳng đứng và nằm ngang, từ đó thu được thông số lượng nước và
trắc diện ẩm của đất. Hàm lượng không khí trong đất sẽ được suy ra
dựa theo độ ẩm đất.
Từ hàm lượng không khí, mô hình tính toán vận chuyển oxy và
oxy hóa pyrite sẽ tính toán hệ số khuếch tán oxy trong các khe rỗng
thoáng khí. Lượng oxy tiêu thụ trong đất sẽ được tính toán từ hàm
lượng pyrite và hữu cơ có trong đất. Từ đó trắc diện oxy trong đất
được tính toán. Tốc độ oxy hóa pyrite ở mỗi độ sâu đất sẽ được xác
đònh dựa vào nồng độ oxy tại chỗ. Từ đó lượng H
+
, SO
4
2–
và Fe
3+
sinh
ra từ phản ứng oxy hóa pyrite sẽ được tính toán. Lượng pyrite còn lại
sau bước tính toán này sẽ được dùng làm giá trò ban đầu cho bước
thời gian tiếp theo.
Mô hình chuyển vận dung dòch đất sẽ được dùng tiếp theo để
tính toán thông lượng dung dòch xảy ra theo phương thẳng đứng và
nằm ngang dựa vào thông lượng nước đã được tính toán trong bước 1.
Trong mô hình hoá học, những đại lượng được sinh ra hoặc bò
tiêu thụ trong những quá trình không cân bằng (chẳng hạn như kết
tủa hoặc hòa tan) sẽ được tính toán. Sau đó tổng hàm lượng của các
chất hóa học trong dung dòch đất được tính toán cho từng lớp đất khi
xét đến quá trình trao đổi giữa các lớp và với biên ngoài (kênh hay
nước ngầm). Từ những phản ứng tại chỗ và trao đổi giữa các lớp, có
thể tính toán được hàm lượng cân bằng, trong dung dòch đất, thành

phần của phức hợp trao đổi cũng như lượng khoáng được sinh ra hay
kết tủa trong bước thời gian tính toán.
Bước thời gian tính toán được chọn là giờ, trong khi kết quả
được xuất ra cho từng ngày. Việc mô phỏng được tiến hành cho một
thời kỳ nhiều năm, từ đó có thể dự báo đònh lượng được những ảnh
hưởng của các chiến lược cải tạo đất phèn khác nhau (thủy lợi hay
hoá học) hay tác động của những giải pháp công trình, kênh mương
trên đất phèn. Những thay đổi về môi trường gây ra do việc cải tạo

888
và sử dụng đất phèn cũng có thể là một mục tiêu mô phỏng quan
trọng của SMASS.
Mô hình SMASS đã được kiểm đònh thông qua những thí
nghiệm nghiêm túc nhiều năm trên thực đòa tại Indonesia trong
những năm cuối của thập niên 90 thế kỷ XX và đã mở ra những khả
năng áp dụng rộng rãi trong thực tế.
20.4. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG SỰ LAN TRUYỀN NƯỚC CHUA
PHÈN TRONG KÊNH
Từ năm 1994, Tô Văn Trường và cộng sự tiến hành nghiên cứu
giải quyết bài toán lan truyền nước chua phèn trong kênh và lập mô
hình toán mô phỏng sự chuyển dòch của nước chua phèn, trong đó
tính cân bằng của jurbanite được phát hiện là chiếm ưu thế. Quá
trình trầm tích do lắng đọng, kết tủa và hòa tan cũng được xem xét
trong mô hình. Nguồn số liệu từ trạm thí nghiệm đất chua phèn Tân
Thành thuộc Đồng Tháp Mười (ĐTM) Việt Nam, được dùng để ứng
dụng nghiên cứu điển hình.
Ở Đồng bằng sông Cửu Long vấn đề nước sông kênh nhiễm
phèn thường xảy ra vào thời kỳ đầu mùa mưa. Vào mùa khô, các chất
axit sinh ra trong lòng đất và xì lên mặt đất. Khi gặp những trận
mưa đầu mùa, nước chua phèn bò rửa trôi xuống dòng chảy sông kênh.

Quá trình sinh, lý và hóa học tác động đến sự vận chuyển chất
trong dòng chảy sông kênh và trong đất rất phức tạp. Ở dòng sông,
quá trình vật lý gồm sự tải, khuyếch tán theo các phương dọc, ngang
dòng chảy và theo chiều thẳng đứng đồng thời có quá trình trầm tích.
Các biến đổi hóa học bao gồm sự trao đổi ion, thủy phân, oxy hóa–
khử, kết tủa và hấp thụ. Các quá trình này đều trực tiếp hay gián
tiếp chòu tác động của chế độ khí tượng thủy văn như mưa, dòng chảy
mặt, nhiệt độ, bốc hơi, gió v.v Các mô hình đònh lượng mỗi quá
trình rất phức tạp. Cũng có một số mô hình tiếp cận mô phỏng theo
phương pháp tất đònh hay ngẫu nhiên. Việc lựa chọn mô hình còn tùy
thuộc vào khả năng ứng dụng trong thực tế. Mặc dù còn những khó
khăn nêu trên, rất nhiều công trình nghiên cứu phát triển mô hình

889
tất đònh mô phỏng chất lượng nước sông vì các mô hình này không
chỉ hữu ích nhằm hiểu biết quá trình tốt hơn mà còn là những công
cụ hữu dụng trong việc quản lý nước.
Mô hình chất lượng nước, đặc biệt là mô hình xâm nhập mặn,
được xây dựng thành công và ứng dụng cho nhiều dự án phát triển
tài nguyên nước châu thổ Mekong (Nguyễn Tất Đắc 1987; Huỳnh
Ngọc Phiên, 1991). Một số mô hình toán mô phỏng nước ngầm và sự
lan truyền chất hòa tan trong nước ngầm dựa trên các thực nghiệm
nghiên cứu các tầng đất; chẳng hạn như mô hình SMASS của
Bronswijk và Groenenberg ở Hà Lan (1993) và một mô hình của
Eriksson (1992). Tuy nhiên, việc mô phỏng chuyển động nước axit
trong kênh, đặc biệt sự vận chuyển các chất độc từ đồng ruộng xuống
lòng kênh, vẫn là một đề tài mới mẻ.
Cơ chế vật lý hình thành nước chua phèn đã được đề cập trong
nhiều nghiên cứu (Van Breeman, 1973; Dost & Van Breeman, 1982;
Dent, 1986). Về cơ bản trong suốt mùa khô sản phẩm ôxy hóa của

pyrite và sự dòch chuyển của các chất trong lòng đất làm tăng lượng
axit tầng đất trên. Do sự phát triển nông nghiệp một số kênh mới
hoặc đê bao cũng được xây dựng. Vào đầu mùa mưa khi đồng ruộng bò
úng ngập các chất axit trên đồng ruộng hoặc từ các con đê mới đắp
chảy xuống lòng kênh và lan truyền sang các nơi khác. Các quá trình
sinh lý hóa học liên quan đến nước axit và các quá trình tác động
khác biến đổi tùy theo tình hình cụ thể.

Các đại lượng đặc trưng của nước axit vùng Đồng Tháp Mười,
Việt Nam
Thông thường giá trò pH của nước được dùng để xác đònh tính
chất axit của nước. Có nhiều nghiên cứu về hóa đất và hóa nước chỉ
ra rằng trong nước axit tồn tại mối quan hệ pH và một số hóa chất
chủ yếu như nhôm (Al), sắt (Fe) và sulphat (SO
4
) được biểu diễn bằng
đònh luật tương tác khối lượng đảm bảo tính cân bằng chất nào đó (ví
dụ như jurbanite hay gibbsite).
Trên cơ sở phân tích số liệu hóa học đợt đo 1985 – 1987 vùng
ĐTM, Nguyễn Thành Tín (1990) kết luận rằng pH và nồng độ Al, SO
4

890
cân bằng với jurbanite, Al(OH)SO
4
. Theo kết qủa phân tích thống kê
số liệu thực nghiêm thu thập được ở trại Tân Thành (ĐTM), Huỳnh
Ngọc Phiên (1991) cũng đi đến kết luận rằng có một mối tương quan
tuyến tính chặt chẽ giữa pH và pAl (OH
3

) và pH
2
SO
4
. Một mối tương
quan tuyến tính giữa pH, Al và SO
4
cũng được Raiswell cùng các đồng
nghiệp (1980) và Eriksson (1992) phát hiện. Tuy nhiên, cần lưu ý
rằng các phân tích hồi quy của các mối liên quan bao gồm các sản
phẩm hoạt tính ion cũng cần được nghiên cứu sâu hơn. Qua thí
nghiệm có thể lấy cân bằng jurbanite để mô phỏng tình trạng chua
phèn.
(
)
10
pH pSu pAl d pH log H=++ =− (20.34)
trong đó
d là hằng số cho trước và nồng độ thực của nhôm,
sulphate và ion hydro tại điểm bất kỳ (x,y,z,t) được biểu diễn tương
ứng bởi Al, Su và H.
Hệ phương trình dòng 3 chiều (3D)
Sự bảo toàn khối lượng của nhôm, sulphate và hydro trong hệ
3D cho hệ phương trình (bỏ qua sự khuyếch tán do chuyển động phân
tử và nhiễu động trong nước):

()
(
)
qs

i
sri i si ii
dC
qQ QC qC QC P D
dt
⎛⎞
=− + + + + − −
⎜⎟
⎝⎠
(20.35)
trong đó
C
i
(i=1,2,3) tương ứng với Al, Su và H; P
i
(i=1,2,3) tương ứng
là lượng Al, Su và H mất đi hay sinh ra do kết tủa hoặc hòa tan từ
bùn đáy;
D
i
(i=1,2,3) là lượng Al, Su và H mất do lắng đọng; q là dòng
chảy bên (lấy nước hoặc thải nước);
Q
s
là lưu lượng trao đổi giữa kênh
với đồng ruộng hay nước ngầm;
C
i
q
(i=1,2,3) là nồng độ Al, Su và H

trong dòng chảy bên
q; C
i
s
(i=1,2,3) là nồng độ Al, Su và H trong dòng
chảy bên
Q
s
(chẳng hạn như dòng chảy từ ruộng xuống kênh); và Q
r

là dòng chảy do mưa.
Phương trình vi phân vật chất được biểu diễn dưới dạng:
d
uvw
dt t x y z
⎛⎞
∂∂∂ ∂
⎛⎞⎛⎞ ⎛⎞ ⎛⎞
=+ + +
⎜⎟
⎜⎟⎜⎟ ⎜⎟ ⎜⎟
∂∂∂ ∂
⎝⎠⎝⎠ ⎝⎠ ⎝⎠
⎝⎠


891
trong đó
u,v và w là thành phần lưu tốc theo các phương x,y và z, và

dấu hai chấm ( ) diễn tả một hàm bất kỳ như x,y,z hay t.
Trong dung dòch nước phương trình cân bằng của jurbanite như
sau:
Al(OH)SO
4
+ H
+
→ Al
3+
+ SO
4
2–
+H
2
O
Vì vậy có thể thiết lập mối tương quan sau:
P
1
= P
2
= P và P
3
+ P
1
= 0 (20.36)
Như Dost và Van Breemen (1982) đã thực hiện, lượng chất mất
do lắng đọng giả thiết tỷ lệ bậc nhất với nồng độ C:
D
i
= 0.5LC

i
(20.37))
trong đó L là hằng số.
Khi đó, các phương trình (20.33) và (20.35) có thể viết như sau:
3
12
dC
dC dC
abc0
dt dt dt
⎛⎞
⎛⎞⎛⎞
+−=
⎜⎟⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠⎝⎠
⎝⎠
(20.38)
i
ii i
dC
CP0.5LC
dt
=−σ +Φ − − (20.39)
trong đó:

a = C
3
C
2

; b = C
3
C
1
; c = C
1
C
2
(20.40)

σ
= q + Q
s
+ Q
r
;
Φ
i
= qC
i
q
+ Q
s
C
i
s
(20.41)
Đặt
r = a + b + c;
α

= a/r;
β
= b/r;
τ
= c/r (20.42)
Sau vài bước biến đổi phương trình có dạng:
i
ii i
dC
CF i1,2
dt
=−σ + =
(20.43)
trong đó
σ
1
= σ(β + τ) + τL; σ
2
= σ(α + τ) + τL
F
1
= βσC
2
– τσC
3
+ (τ+β)Φ
1
+ τΦ
3
– βΦ

2
F
2
= ασC
1
– τσC
3
+ (α+τ)Φ
2
+ τΦ
3
– αΦ
1
Tương tự, phương trình (20.38) có thể viết dưới dạng:

892
3
121122
dC
caFbFaCbC
dt
⎛⎞
=+−σ−σ
⎜⎟
⎝⎠
(20.44)
Trước hết
C
1
, C

2
đạt được khi giải phương trình (20.43), sau đó
sự phân bố pH được tính theo tương quan cân bằng jurbanite sau:
pH = d + pC
1
+ pC
2
(20.45)
Mặt khác pH = –log
C
3
hay C
3
= 10
–pH
, nên có thể giải phương
trình (20.44) tìm
C
3
và được pH. Tuy nhiên, cách này khá phức tạp và
tốn thời gian tính toán. Cũng lưu ý rằng
d trong phương trình (20.45)
là hệ số mô hình được ước tính. Theo nghiên cứu của chúng tôi giá trò
d=–2,8 áp dụng cho vùng ĐTM. Bởi hằng số cân bằng là hàm của
một số yếu tố khác (ví dụ như muối), nên giá trò
d phải được hiệu
chỉnh theo số liệu đo.
Hệ phương trình cho dòng 1 chiều (1D)
Phương trình truyền chất 1D có thể thu được bằng tích phân
trực tiếp phương trình 3D trên mặt cắt ngang A theo chiều dòng chảy

(Dent, 1986). Vì vậy, phương trình (20.39) có thể viết dưới dạng
phương trình vi phân riêng như sau:
iii i
i
CCC C
uvw nCm
txy z
⎛⎞
∂∂∂ ∂
⎛⎞⎛⎞ ⎛⎞
+++ =−+
⎜⎟
⎜⎟⎜⎟ ⎜⎟
∂∂∂ ∂
⎝⎠⎝⎠ ⎝⎠
⎝⎠
(20.46)
Lưu ý rằng Al, Su và H ứng với
i=1, i=2 và i=3, n và m là hàm
của
C
i
.
Đặt
'' '
''
uUu vv ww
nnn mmm
=+ = =
=+ = +

(20.47)
trong đó
ii
AA A A
11 1 1
U udA; C C dA; m mdA; n ndA;
AA A A
⎛⎞ ⎛⎞ ⎛⎞ ⎛⎞
== = =
⎜⎟ ⎜⎟ ⎜⎟ ⎜⎟
⎝⎠ ⎝⎠ ⎝⎠ ⎝⎠
∫∫ ∫ ∫

là lưu tốc tức thời dọc dòng chảy, nồng độ,
m và n tương ứng được lấy
bình quân mặt cắt. Thế phương trình (20.47) vào phương trình
(20.46), và đơn giản hóa về phương trình 1D được:

893
''
i
A
1(AC) 1(AUC) 1
ucdA nC m
At A x Ax
∂∂ ∂
++ =−++μ
∂∂∂
∫
(20.48)

trong đó
(
)
''
ii
A
1
mncdA
A
μ= −
∫

Thành phần thứ ba bên vế trái của phương trình (20.48) thể
hiện sự khuếch tán dọc dòng chảy. Đối với dòng ổn đònh và đều,
thành phần tải chất liên quan đến tích
u’ và c’ có thể biểu diễn tương
tự như khuyếch tán 1D (xem Dent, 1986). Dựa trên cơ sở này, hệ số
khuếch tán
E được mô tả trong thành phần biến thiên nồng độ theo
dòng chảy như sau:
''
i
i
A
C
ucdA AE
x
∂
=−
∂

∫
(20.49)
Dấu trừ (–) chỉ ra sự vận chuyển chất theo chiều nồng độ giảm.
Theo khái niệm này, phương trình (20.48) trở thành:
ii i
ii
AC AUC C
A
EnACmAA
txtx
⎛⎞
∂∂ ∂
∂
+= −++μ
⎜⎟
⎜⎟
∂∂∂∂
⎝⎠
(20.50)
Sử dụng phương trình liên tục của hệ Saint–Venant:
sr
AAU
qQ Q
tx
∂∂
+=++
∂∂

và phát triển thành phần khuếch tán, phương trình (20.50) trở thành
2

iii
ii i
2
CCC
1EA
UEC
tAxx
x
∂∂∂
∂
⎛⎞
+− = −φ+Γ
⎜⎟
∂∂∂
⎝⎠
∂

hoặc
()
2
iii
ii i
2
CCC
U1 E C
tx
x
∂∂∂
++∈ = −φ+Γ
∂∂

∂
(20.51)
trong đó
ϕ
i
> 0 và
Γ
i
là các hệ số cho trước;
∈
được coi là hệ số đều chỉnh
khi hiệu chỉnh mô hình. Phương trình (19) là dạng tổng quát có thể áp
dụng cho các chỉ tiêu Al, Su và H nêu trên. Đối với hydrogen ta có thể
áp dụng phương trình (20.51) hoặc phương trình (20.45) dưới dạng

894
d
13 13 1
CC C 10=τ τ =
(20.52)
Nếu sử dụng cách tính bình quân tương tự thì phương trình (20)
trở thành
12 13
CC C+δ=τ (20.53)
trong đó
''
12
A
ccdAδ=
∫

Xác đònh nồng độ chất trong đồng ruộng
Một chất hòa tan giả thiết được đẩy từ tầng không bão hòa
xuống tầng nước ngầm ngay khi bề mặt ruộng chứa đầy nước ví như
khi có hồ chứa. Phương trình cân bằng lượng trở nên đơn giản. Gọi
V
là tổng lượng nước trong ruộng,
C là nồng độ chất và C
s
là nồng độ
chất trong dòng trao đổi giữa kênh và ruộng với lưu lượng Q
s
. Phương
trình cân bằng nước là:
sre
dV
QQQ
dt
=+− (20.54)
trong đó
Q
r
là lượng dòng chảy từ mưa; Q
e
là lượng nước mất do bốc hơi.
Cân bằng khối lượng chất hòa tan là:
ss g
dVC
QC F(C )
dt

=+ (20.55)
trong đó
F(C
g
) là lượng chất từ tầng nước ngầm có nồng độ C
g
hoặc
lượng chất từ các nguồn bổ sung.
Thực chất rất khó xác đònh
C
g
bằng các mô hình. Nên thay
bằng công thức tính
C
g
như sau:
(
)
00
att
g0i
i
CCe
⎡
⎤
−−
⎣
⎦
=
∑

(20.56)
trong đó
C
0i
là nồng độc chất ban đầu tại điểm i trong ruộng vào thời
điểm đầu mùa mưa;
a
0
là hằng số phụ thuộc vào nhiều yếu tố và có
thể ước tính từ số liệu thực đo.

895
Phương trình (20.55) dẫn đến phương trình:
(
)
1g ss
V
CV'C' C QCt
=
+α + Δ (20.56)
trong đó
α
1
là hằng số đặc trưng bởi sự xáo trộn một phần trong
ruộng trong thời gian Δt;
V’ và C’ là thể tích và nồng độ trong ruộng
ở bước thời gian trước;
C
s
là nồng độ chất trong kênh nếu dòng chảy

từ kênh vào ruộng, và bằng
C’ nếu dòng chảy ngược lại. Vì vậy, nếu
đặc trưng dòng chảy đã biết, thì nồng độ
C trong ruộng dễ dàng tính
được từ phương trình (20.56).
Vài nét về thuật toán cho dòng 1D với sự khuyếch tán dọc
dòng chảy
Để đơn giản, quy ước dấu ngang trên chỉ thò nồng độ trung bình
trong trường hợp 1D được bỏ qua. Phương trình sai phân vật chất
được mô tả như sau:
()
d
U1
dt t t
∂
∂
⎛⎞
=+ −∈
⎜⎟
∂
∂
⎝⎠

Như vậy phương trình (20.51) có thể viết lại như sau:
2
ii
ii i
2
dC C
EC

dt
x
⎛⎞
∂
⎜⎟
=
−φ +Γ
⎜⎟
∂
⎝⎠
(20.57)
Đặt
N = C
2
– C
1
S = C
2
+ C
3
f
1
= φ
2
– φ
1

f
2
= φ

2
+ φ
3
σ
1
= Γ
2
– Γ
1
σ
1
= Γ
2
+ Γ
3

Khi đó, từ phương trình (20.57) ta có:
2
11
2
dN N
ENf
dt
x
⎛⎞
∂
⎜⎟
=
−σ +
⎜⎟

∂
⎝⎠
(20.58)
2
22
2
dS S
ESf
dt
x
⎛⎞
∂
⎜⎟
=
−σ +
⎜⎟
∂
⎝⎠
(20.59)
Hai phương trình (20.58) và (20.59) có dạng tổng quát:

896
2
12
2
df f
EKfK
dt
x
⎛⎞

∂
⎜⎟
=−+
⎜⎟
∂
⎝⎠
(20.60)
Trong một bước thời gian, phương trình (2.29) có thể giải bằng
cách phân bước. Trước hết, phương trình tải 1D được giải:
12
df
Kf K
dt
=− +
(20.61)
Lời giải của phương trình này dọc theo đường đặc trưng
dx/dt = U(l + ∈) là
()
2
Kt
22
0
11
KK
ff e
KK
−
⎛⎞
=− +
⎜⎟

⎝⎠

trong đó
f
0
là giá trò hàm f ở bước thời gian trước. Lưu ý rằng khi
L > 0 dẫn đến K
1
≠
0 trong phương trình (20.61). Bước thứ hai là giải
phương trình khuếch tán thuần tuý
2
2
hh
E
t
x
⎛⎞
∂∂
⎜⎟
=
⎜⎟
∂
∂
⎝⎠
(20.62)
Lời giải của phương trình (31) cũng là lời giải của phương trình
(20.60) trong cùng bước thời gian.
Phản ứng khối giờ được dùng dưới dạng phương trình (20.53):
1

A
l.Su H
+
δ=τ (20.63)
Sử dụng phương trình (20.57) với
i=3. Phương trình (20.63) trở
thành
()
2
11
Su N Su S 0
+
τ − −τ +δ= (20.64)
Nếu
δ
= 0, phương trình (20.64) là một phương trình đại số bậc
hai dễ giải nghiệm Su và như vậy, từ phương trình (26), Al và H hay
pH có thể tính được.
Chúng tôi đã làm thí nghiệm với diện tích đất chua phèn tiềm
tàng ở trại Tân Thạnh. Mỗi ô có 1,2 ha được phân cách bởi rãnh tiêu
và đê bao với các loại cây trồng khác nhau. Các ô được bao quanh bởi

897
hệ thống kênh rộng 4–30 m và sâu 1,5–3,5 m. Chế độ thủy văn trong
kênh chòu tác động của chế độ bán nhật triều.
Đất chua phèn vùng Tân Thành chòu ảnh hưởng của chế độ khí
tượng nhiệt đới nóng ẩm. Vào mùa khô, đất khô nứt nên ôxy trong
không khí thấm xuống tầng sâu gây ra quá trình ôxy hoá và axít hoá.
Nước rỉ bắt đầu từ những trận mưa rào đầu mùa mưa (khoảng tháng
Năm hay tháng Sáu). Nước rỉ đọng trong những rãnh tiêu rồi bò những

trận mưa tiếp theo đẩy xuống kênh gây ô nhiễm với nồng độ Al
3+
, Fe
2+
,
Fe
3+
và SO
4
cao; pH giảm xuống tới 2 làm hại cây trồng và thủy sản.
Mô hình tính toán để mô phỏng dòng chảy gồm gồm 15 nhánh,
41 mặt cắt và 7 nút. Tài liệu mực nước tại năm trạm H
1
đến H
5
được
dùng làm điều kiện biên.

Mô hình tính nước axít được lập theo nguyên tắc đã trình bày
trên và nối kết với mô hình thủy lực. Mô hình tổng hợp được dùng để
tính nồng độ Al, SO4 và pH theo thời gian tại 41 trạm từ ngày 6 đến
20/6/1991. Giá trò pH tính toán và thực đo tại một số trạm được trình
bày trong các hình 2–4 và các giá trò max và bình quân trong
bảng
20.1
.

898
Giá trò max và bình quân của pH được mô phỏng khá tốt. Dạng
đường diễn biến pH theo thời gian dường như không mô phỏng được.

Sai lệch đường quá trình có thể do trong mùa mưa rất khó xác đònh
phạm vi tiêu nước xuống hệ thống kênh vùng Tân Thạnh vì mực
nước, lưu lượng và axít trên ruộng luôn gia nhập vào kênh.
Bảng 20.1. Giá trò pH tính toán và thực đo tại một số trạm
Trạm
H1 H2 H3 H4 S1 S2 S3 S4
pH max
Tính toán 3.49 3.36 3.31 3.32 3.57 3.45 3.323 3.06
Thực đo 3.67 3.70 3.39 3.34 3.62 3.53 3.38 3.08
pH max
Tính toán 3.07 3.11 2.97 2.94 3.12 3.03 2.92 2.63
Thực đo 3.04 3.11 3.04 2.98 3.06 3.05 3.00 2.87
20.5. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG SỰ LAN TRUYỀN NƯỚC CHUA
PHÈN TRONG KÊNH VÀ LIÊN KẾT VỚI MÔ HÌNH ĐẤT
CHUA PHÈN
Ở vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nước chua phèn vào
đầu mùa mưa là vấn đề rất nghiêm trọng. Mùa khô, khi mực nước
ngầm rút xuống, không khí thấm xuống lòng đất gặp khoáng pyrite
tạo môi trường thích nghi cho vi khuẩn ôxy hóa tạo sắt, ion và axít
sulphuric. Axít được sinh ra làm tăng lực mao dẫn lên bề mặt và kết
tinh một phần. Vào đầu mùa mưa các chất này hòa tan trong nước
mưa và chảy xuống kênh mương. Nước mặt và nước ngầm nhiễm
phèn giảm chất lượng sử dụng trong nông nghiệp và nước uống. Vì
vậy, có nhiều nhà khoa học đầu tư nghiên cứu lập mô hình toán mô
phỏng quá trình xảy ra trong đất và trong nước (Eriksson 1992,
Tychon 1993, Tô Văn Trường và cộng sự 1996, Van Breemen 1973,
Eriksson và cộng sự 1994). Nước kênh vùng Đồng Tháp Mười (ĐTM)
thì jurbanite chiếm ưu thế (Tín 1990), nhưng số liệu đo đạc nước
ngầm thì chưa đủ kết luận yếu tố chính. Vì thế, chỉ có quá trình lý

899
hóa trong kênh được mô phỏng. Giả thiết rằng tương tác nước sông
kênh và đất bò chi phối bởi jurbanite và có alunite cùng jurbanite
hiện diện trong đất.
20.5.1. Mô hình nước chua phèn trong kênh
Trong kênh, quá trình chuyển chất dọc kênh là chủ yếu. Vậy
nên, mô hình một chiều (1D) là thích hợp và phương trình biểu diễn
trong trường hợp này được thiết lập bằng cách tích phân trực tiếp
phương trình vi phân ba chiều (3D) trên mặt cắt ngang trục kênh.
Trong báo cáo của Tô Văn Trường và các cộng sự (1996) đònh luật bảo
toàn khối lượng trong không gian 3D viết cho các chất nhôm (Al),
sulphate (SO
4
2+
) và hydrogen (H) bao gồm các quá trình kết tủa/hòa
tan và lắng đọng. Phương trình 1D viết cho jurbanite như sau:
2
iii
ii i
2
CCC
U(1 ) E C (i 1, 2,3)
tx
x
∂∂∂
++∈ = −φ+ϕ =
∂∂
∂
(20.65)
trong phương trình (20.65), chỉ số i = 1, 2, 3 ứng với nồng bình quân

các chất nhôm, sulphate và hydrogen trên mặt cắt ngang kênh; φ
i
> 0
và ϕ
i
là các hằng số cho trước; ∈ là tham số hiệu chỉnh; U là lưu tốc
dòng chảy bình quân; E là hệ số khuếch tán.
20.5.2. Mô hình trong đất
Cơ chế lý hóa axit trong đất được đề cập nhiều trong các nghiên
cứu (van Breemen 1973, Dost và van Breemen 1982, Dent 1986). Một
số mô hình đơn giản cũng được công bố Nielsen và đồng nghiệp 1986,
Miller và Benson 1983, Tychon 1993, Brusseau và đồng nghiệp 1989,
Ne–Zheng Sun và Yeh 1983, Kirkner và Reeves 1988). Phương trình
cơ bản của các mô hình này là
2*
2
CSC CRCQ
UD
ttz
z
∂ρ∂ ∂ ∂ −+
++ = +
∂θ∂ ∂ θ
∂
(20.66)
trong đó
C và S tương ứng là nồng độ chất trong dung dòch và chất
hấp thụ;
ρ
– dung trọng của đất;

θ
là độ trữ ẩm trong đất; D là hệ số
khuyếch tán;
U là lưu lượng; R là lượng nước cây hút và Q
*
là thành
phần bổ sung/hoặc mất đi.

900
Sự khác nhau giữa các mô hình là mối quan hệ giữa
C và S. Mô
hình tuyến tính sử dụng tương quan
S = K.C (20.67)
trong đó
K là hệ số phân bố và C là hệ số góc của đường cong đẳng nhiệt.
Một số mô hình phức tạp hơn (Rubin 1968, và Nielsen cùng
cộng sự 1986). Nhìn chung, các mô hình cố gắng phản ánh quá trình
vật lý. Tuy nhiên, mô hình càng phức tạp càng cần phải xác đònh
nhiều thông số; nên đôi khi làm mô hình mất ý nghóa thực tiễn.
Dễ thấy rằng phương trình (20.64) khá đơn giản để lập mô hình
vì chỉ có duy nhất một hệ số K, cần phải xác đònh bằng thực nghiệm.
Hơn nữa, số phương trình như (20.66) thêm vào mô hình bằng số chỉ
tiêu chất mô phỏng. Nếu jurbanite trong nước kênh dùng để mô phỏng
thì chỉ cần sulphate, nhôm và hydrogen trong đất phải lập mô hình.
Dẫn đến phương trình (20.66) và (20.67) thích hợp mô phỏng chuyển
tải chất hòa tan trong đất và phương trình được ứng dụng cho phạm vi
rộng vùng ĐTM.
Để mô phỏng axit trong kênh và sự truyền tải chất hòa tan
trong đất vùng Tân Thạnh, mô hình tổng hợp là thích hợp. Mô hình
tổng hợp gồm hai mô hình con: một mô hình cho kênh và một mô

hình cho đất.
20.5.3. Chương trình tính trong kênh
Để mô phỏng quá trình xảy ra trong kênh, phương pháp truyền
thống là dùng mô hình 1D mô tả chế độ thủy lực bằng hệ phương
trình Saint–Venant. Để mô phỏng sự truyền tải chất cần giả thiết
rằng sông kênh vùng ĐTM chỉ jurbanite chủ yếu (Tín 1990), vì vậy
pH có thể tính được bằng công thức sau (Trường và cộng sự 1996):
PH = –d + pAl + pSu (20.68)
trong đó H, Al và Su là nồng độ hydrogen, nhôm và sulphate; pH = –log
10
(H);
pAl = –log
10
(Al); pSu = –log
10
(SO
4
); và d là hằng số. Nồng độ nhôm và
sulphate thỏa mãn phương trình tải–khuếch tán
2
is i
ii i
2
QqC
CC C
UE i1,2
tx A
x
−
∂∂∂

+= + =
∂∂
∂
(20.69)

901
trong đó
C
i
(i=1,2) là nồng độ nhôm và sulphate; E là hệ số khuyếch
tán;
U là lưu tốc dòng chảy; Q
is
là thành phần bổ sung/mất đi từ/tới
ruộng, nước ngầm, bơm nước, mưa, lắng đọng và phản ứng với các
chất khác;
q là dòng chảy bên; và A là diện tích mặt cắt ngang kênh.
Phương trình (20.69) với các điều kiện biên thích hợp dùng để
tính nồng độ nhôm và sulphate theo phương pháp số; phương trình
(20.64) dùng để tính pH. Số liệu dòng chảy được tính trong phương
trình thủy lực. Thành phần liên kết
Q
is
sẽ được trình bày chi tiết ở
đoạn sau.
20.5.4. Chương trình tính trong đất
Trong tầng đất, dùng phương trình (20.66) và (20.67) cho mỗi
chất ta quan tâm. Đối với vùng nghiên cứu rộng cần phát triển thêm
nên mô hình cần mô phỏng dòng chảy theo các chiều. Trong tầng
nước ngầm, dòng chảy theo phương ngang là chính, vì thế dòng chảy

ngầm được mô tả bằng phương trình
HH H
TT
tx x y y
⎛⎞
∂∂∂ ∂∂
⎛⎞
μ= + +ω
⎜⎟
⎜⎟
∂∂ ∂ ∂ ∂
⎝⎠
⎝⎠
(20.70)
trong đó μ là hệ số trữ; H(x,y,t) là cao trình tầng nước ngầm; ω là
thành phần bổ sung hay mất đi do trao đổi dòng chảy giữa tầng nước
ngầm với kênh hay với tầng không bão hòa; t là thời gian; x, y là tọa
độ phương ngang. Hệ số dẫn T được mô tả bằng công thức
T = K
s
(
η
–
η
0
) nếu Z
≥

η

T = K
s
(
η
–
η
0
) nếu
η
0
< Z <
η
(20.71)
T = 0
nếu Z
≤

η
0

trong đó K
s
là hệ số thủy dẫn theo phương ngang;
η
0
là cao trình tầng
đáy không thấm;
η
là cao trình mực nước ngầm.
Phương trình (6) được giải bằng phương pháp số kết hợp phương

pháp phần tử hữu hạn tam giác Galerkin (Pinder và Gray 1977) cho biến
không gian và phương pháp sai phân hữu hạn cho biến thời gian. Dòng
chảy trong đất được tính theo công thức Darcy (Ross và Bristow 1990).

902
ss
KK
HH
U;V
xy
∂∂
=− =−
ϑ∂ ϑ∂
(20.72)
trong đó ϑ là hệ số rỗng hiệu quả.
Để tính dòng chảy giữa kênh và tầng nước ngầm, nói chung, cần
lưu ý H phải cao hơn cao trình đáy kênh để lưu lượng trao đổi có thể
tính bằng công thức
s
K
q(HZ)
=
−
ψ
(20.73)
trong đó
Ψ
là độ sâu tầng nước ngầm, và Z là cao trình mực nước
kênh. Nếu H >Z thì dòng chảy từ tầng nước ngầm ra kênh và ngược
lại nếu Z >H.

Như đã nêu trên, phương trình (20.66) và (20.67) có thể phát
triển ra phạm vi rộng, trong trường hợp đó, với mỗi chất có nồng độ
C
i
, phương trình (20.66) có thể viết là
c
ii i i i i ii
CSCC C CRCQ
UV T T
ttxyxxyy
⎛⎞
∂∂∂∂ ∂ ∂−+
ρ∂∂
⎛⎞
++ + = + +
⎜⎟
⎜⎟
∂θ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ψθ
⎝⎠
⎝⎠

(20.74)
trong đó
C
i
và S
i
là nồng độ của chất tan trong dung dòch và thành
phần hấp thụ; ρ là dung trọng đất; θ là lượng trữ ẩm; ψ là độ sâu
tầng nước ngầm; U, V là lưu tốc dòng chảy theo phương x và y; R là

lượng nước cây hút; Q
i
c
là thành phần bổ sung/mất đi (do trao đổi
nước).
Tương quan giữa
C
i
và S
i
trong mô hình tuyến tính là
S
i
= K
i
C
i
(20.75)
K
i
cũng được coi là hệ số phân tán và là hệ số góc của đường
cong đẳng nhiệt. Thế phương trình (20.75) vào phương trình (20.74)
được
c
iii i i ii
ei
CCC C CRCQ
RUV T T
txyxxyy
⎛⎞

∂∂∂ ∂ ∂−+
∂∂
⎛⎞
++= + +
⎜⎟
⎜⎟
∂∂∂∂∂∂∂ ψθ
⎝⎠
⎝⎠

(20.76)

903
với
R
ie
= (1+K
i
ρ
/
θ
) là hệ số chậm.
Để nối kết với chương trình kênh chỉ cần xét các yếu tố nhôm,
hydrogen và sulphate. Hai quan hệ giữa pH với nhôm và sulphate
được dùng trong mô hình. Nếu jurbanite được coi là chủ yếu thì trong
đất cần quan hệ:
pH = –d + pAl +pSu.
Sự hiện diện của alunite và jurbanite trong đất vùng ĐTM dẫn
đến hằng số axit tiềm tàng (1,18), và pH có thể tính như sau
1Al

pH 2.3 log
3 3000
⎛⎞
=−
⎜⎟
⎝⎠
(20.77)
Hệ số phân tán
K
s
cho sulphate có thể ước tính từ phương trình
Languir (xem Stumm và Morgan 1981) sau khi tuyến tính hóa
()
m
s
2
A
b
K
1bSu
=
+
(20.78)
trong đó
A
m
,b là các hệ số thực nghiệm (hằng số đẳng nhiệt Languir);
Al và Su là nồng độ nhôm và sulphate. Như vậy, chỉ còn phải xác
đònh mỗi hằng số
K

a
cho nhôm với giá trò trong phạm vi 0,001 đến
0,1 (10). Nếu xét thêm các chất khác (như nitơ N, phốt pho P) thì cần
xác đònh thêm một số hệ số phân tán nữa và một số phương trình
như (20.76) cần thêm vào mô hình.
20.5.5. Sơ đồ số
Phương pháp số tính dòng chảy và tải chất trong kênh đã được
đề cập trong nhiều nghiên cứu. Ví dụ, Tô Văn Trường và cộng sự, 1996.
Tính dòng chảy ngầm bằng phương pháp số
Phương trình (20.66) được giải bằng phương pháp số tính cao
trình mực nước ngầm và dòng chảy tại các điểm ở vùng nghiên cứu.
Do tính phức tạp của biên và phép đo ở khu vực, phương pháp phần
tử hữu hạn (FEM) với các thành phần tam giác được sử dụng trong
mô hình. Theo FEM (Pinder và Gray 1977) một hệ tọa độ hoặc hàm
cơ bản Nk (k = 1, 2 … M với số điểm lưới) được chọn. Bất cứ hàm
f(x,y,t) biểu diễn được trên khu vực nghiên cứu cũng có thể được tính
bằng công thức

904
M
ij
j
f(x,y,t) f (t).N (x,y)≈
∑
(20.79)
với
f
j
(t) là giá trò của f tại nút j ở thời điểm t. Phương trình (15) thay
thế vào phương trình (12) được các phương trình trực giao với

N
j
theo
tính chất Galerkin (Pinder và Gray 1977). Các phương trình tạo
thành là
M
jjj
ji i i
j
A
dH H H
NN T T N N dxdy
dt x x y y
J1 J2 J3 0 i 1,2, M
⎧⎫
⎡⎤
∂∂
⎛⎞⎛⎞
∂∂
⎪⎪
μ
−+ −ω=
⎢⎥
⎨⎬
⎜⎟⎜⎟
∂∂∂∂
⎢⎥
⎝⎠⎝⎠
⎪⎪
⎣⎦

⎩⎭
=−−= =
∑
∫∫

(20.80)
trong đó
A là phần tử tam giác có 3 cạnh (i, j, k). Theo giả thiết
Green (Pinder và Gray 1977) tích phân j
2
cho mỗi phần tử được

jj
ii in
A
HH
J2 TN TN dxdy N d ; i 1,2, ,M
xxyy
⎡⎤
∂∂
⎛⎞⎛⎞
∂∂
=+ −ℜΓ=
⎢⎥
⎜⎟⎜⎟
∂∂∂∂
⎢⎥
⎝⎠⎝⎠
⎣⎦
∫∫ ∫v

= J21 – J22 (20.81)
Tích phân j
2
được lấy theo các cạnh mỗi phần tử và là phần góp
từ biên, hoặc từ kênh trong vùng xuống đất. Các tích phân trong
phương trình (20.80) được tính và gắn kết theo dạng ma trận sau
jj
n
HH
T,T
xy
∂∂
⎛⎞
ℜ=
⎜⎟
∂∂
⎝⎠

dH
MD.HP
dt
+
= (20.82)
trong đó
M, D, P là các ma trận hệ số thưa, H là ma trận cột có các
thành phần
H
1
, H

2
,…. H
M;
ma trận P đặc trưng cho tính chất trao đổi
dòng chảy với miền ngòai (kênh, không khí…). Nếu dùng sơ đồ sai phân
hữu hạn cho vi phân biến thời gian thì phương trình (20.82) trở thành
00
MM
DH DH DH P
tt
⎛⎞⎛⎞
+ξ = +ξ − +
⎜⎟⎜⎟
ΔΔ
⎝⎠⎝⎠
(20.83)
trong đó
H
0
là giá trò của H tại thời điểm n
Δ
t và
ξ
là trọng số.

905
Ma trận hệ số trong phương trình (20.83) rất thưa nên phương pháp
Successive Over Relaxation (SOR) (Hoffman 1992) được dùng để giải.
Tính chuyển tải chất hòa tan trong đất theo phương
pháp số

Nếu áp dụng đònh luật Darcy ta có thể viết phương trình (20.76)
dưới dạng:
b
s
iiiii
ci i
K
CCCCC
HH
RTTC
txxyyxxyy
⎛⎞ ⎛⎞
∂∂∂∂∂
∂∂ ∂ ∂
⎛⎞
−+=++ω
⎜⎟ ⎜⎟
⎜⎟
∂ ϑ∂∂ ∂∂ ∂ ∂ ∂ ∂
⎝⎠
⎝⎠ ⎝⎠

(20.84)
trong đó
C
i
là nồng độ chất trong dòng bổ sung/mất đi. Dùng FEM
như diễn tả trên đây cho phương trình (20.84). Thật may là FEM và
kết hợp trực tiếp đònh luật Darcy trong phương trình (20.84) ta có thể
dùng trực tiếp giá trò cột nước áp lực tại các điểm lưới chứ không

dùng độ biến thiên của cột nước ấy, vì vậy có thể tránh được sai số
khi tính sai phân trường lưu tốc. Với mỗi phần tử tam giác tính chất
Galerkin được áp dụng cho phương trình (20.84) và sơ đồ sai phân
được dùng cho vi phân biến trung gian, vì vậy ta có thể lập được
phương trình ma trận sau:
() ()( )
0
ii i
M1 M1
DKpHC P 1DKpHC
tt
+
⎧⎫⎧ ⎫
+ξ − = + ξ− −
⎨⎬⎨ ⎬
ΔΔ
⎩⎭⎩ ⎭
(20.85)
trong đó
M1, D, P
i
là các ma trận hệ số; H là ma trận biết được khi
tính cột nước;
C
i
là nồng độ tại bước thời gian trước P
i
là lượng chất
trong dòng trao đổi (vào kênh hoặc ra kênh);
Kp là hằng số thủy dẫn

trong mỗi phần tử;
ξ
là trọng số. Phương trình (20.85) áp dụng đồng
thời cho tất cả các hệ phương trình giải đựợc bằng phương pháp SOR.
20.5.6. Áp dụng mô hình cho trại thí nghiệm Tân Thạnh
Để minh họa và đánh giá hiệu lực cơ sở lý thuyết, mô hình đã
được áp dụng cho vùng Tân Thạnh, và chuỗi số liệu thời kỳ tháng
3/1995 thu thập được dùng để hiệu chỉnh và kiểm đònh. Từ ngày 17
đến 22 tiến hành đợt đo ở Tân Thạnh trên diện tích 250 ha. Số liệu
thu được gồm 4 loại:
•
Số liệu vật lý các kênh bao và hai rãnh trong khu vực

906
•
Số liệu hóa nước đo đạc trên kênh
•
Số liệu mực nước ngầm
•
Số liệu hóa nước ngầm trong các hố đào
Theo số liệu phân tích, giá trò các thông số chạy thử mô hình là
lượng trữ
μ
= 0,002 và 0,014; độ ẩm
θ
lấy từ 0,60 đến 0,75; độ rỗng
hiệu quả 0,57 (Phong 1993) và độ sâu tầng nước ngầm là 1,2 m. Các
hằng số trung bình đẳng nhiệt Languir là
A
m

= 12,38, b = 1,28E–2;
độ thủy dẫn phương ngang biến đổi từ 1m/ngày đến 5 m/ngày.
Rất khó xác đònh tương quan giữa pH và nhôm và sulphate
trong đất. Bảng dưới đây cho thấy ứng với mỗi giá trò pH ứng với vài
giá trò của nhôm và sulphate khác nhau. Ví dụ ở hai hàng đầu (pH =
4,02) và ở các hàng 5 và 6 (pH = 3,52 và 2,53), pH dường như không
phụ thuộc vào nồng độ nhôm.
Bảng 6.2: Giá trò pH ứng với nhôm và sulphate
Ngày tháng Giờ Hố đào pH Al
+3
(mg/l) SO
4
–2
(mg/l)
03/17 19 F1 4,02 20,30 429
03/17 23 F1 4,02 10,07 429
03/18 3 F1 4,01 5,94 446
03/19 1 F1 3,53 16,36 534
03/19 3 F1 3,52 12,02 515
03/19 17 F1 3,53 9,56 515
03/18 15 F1 3,52 14,19 784
03/20 1 F8 3,53 12,86 679
03/21 1 F8 3,52 11,68 693
03/17 21 F8 3,52 4,79 342
03/18 1 F14 3,51 5,85 335
03/18 9 F11 3,50 10,01 869
Nguồn: Phân viện Quy hoạch thủy lợi Nam Bộ

907
Dựa vào số liệu trên ta có thể kết luận rằng tương quan

pH = 2,3–log(Al/3000)/3 như GS E. Erikson đưa ra là không phù hợp
với pH trong đất ở Tân Thạnh.
Cũng theo số liệu thực đo cho thấy mực nước ngầm biến thiên
theo thời gian nhưng cũng có những biến đổi bất thường. Ví dụ tuy
không mưa nhưng mực nước ngầm ở hố F2 tăng 20 cm trong vòng 3
giờ. Tình trạng như vậy cũng thấy ở hố F4, F5 và F10. Vì vậy số liệu
đo đạc tháng 3/1995 chỉ nên dùng chạy thử.
Sơ đồ mô hình tổng hợp vùng Tân Thạnh gồm hai mô hình con,
mô hình 1D cho kênh và mô hình 2D cho đất. Vùng mô hình 2D được
chia thành 42 phần tử tam giác với 32 nút. Sơ đồ mô hình 1D gồm 10
nhánh kênh và 36 điểm lưới. Các kênh rạch đóng vai trò liên kết hai
mô hình con.
20.5.7. Phân tích kết quả tính toán
a. Kênh
Có sự phù hợp giữa kết quả tính và số liệu thực đo. Giá trò pH
bình quân tính toán và thực đo là khớp nhất. Sự sai khác giữa giá trò
tính và thực đo có thể do giả thiết của các đònh luật hóa (ví dụ như
cân bằng Jubanite) dùng trong mô hình. Những nguyên nhân gây sai
số khác có thể do chưa được xét đến như tương tác kênh với đất.
Nguyên nhân nữa không kém quan trọng là do cách lấy mẫu ở mặt
cắt ngang kênh. Mặc dù có nhiều khó khăn do thiếu các thông tin về
hóa nước các quá trình biến đổi chất trong kênh nhưng kết quả mô
phỏng cho chúng ta các thông tin tổng quát và tính axit trong nước
kênh rạch được diễn giải một cách khoa học.
b. Đất
Khi so mực nước ngầm thực đo và tính toán cho thấy mô hình
chỉ cho ta mực nước bình quân mà không thể mô phỏng các biến đổi
bất thường. Riêng về số liệu đo cũng cần giải thích tại sao mực nước
ngầm thay đổi khi không có mưa mãi đến 1 giờ chiều ngày 21/3 với
lượng mưa trừ bốc hơi chỉ còn 3,5 mm. Khi chạy thử mô hình lấy hai

giá trò hệ số trữ kết quả tính cho thấy mực nước ngầm biến đổi theo

908
thủy triều trong kênh và phụ thuộc nhiều vào thể tích chứa và mô
hình đã giải đáp tốt.
Riêng giá trò pH, mô hình cho giá trò trung bình và cho thấy sự
thay đổi nhỏ. Nói chung mô hình dự kiến có thể mô phỏng tốt quá
trình diễn ra trong kênh và trong nước ngầm. Tuy nhiên, cần tiếp tục
thực hiện nhiều mô phỏng với các nguồn số liệu khác cũng như với
các sơ đồ khác đối với cùng một mục tiêu để đánh giá đầy đủ các giả
thiết trong mô hình và độ chính xác của sơ đồ.
c. Kết quả tính toán tại trạm Tân Thạnh
Kết quả tính cân bằng nước từ mô hình SOILWA cho thấy sự
sai biệt khoảng 0,002 cm về sự thay đổi độ chứa nước của đất trong
thời đoạn tính toán là có thể chấp nhận được.
i. Kết quả tính cân bằng nước năm 1991:
Sự thay đổi độ chứa nước của đất (Storage) : –3.416cm
Mưa (Precipitation) : 92.490cm
Bốc thoát hơi (Evapotranspiration) : 61.455cm
Lượng chảy mặt (Surfrun) : 28.521cm
Lượng trao đổi với kênh (Outflow) : –13.563cm
Dòng vào mực nước ngầm (Bypass at GWL) : 19.494cm
––––––––––––––––––––––
Lượng vào : 92.490 + 13.563 = 106.035 cm
Lượng ra : 61.455 + 28.251 + 19.494 = 109.470 cm
Vào – Ra : 106.035 – 109.035 = 3.417 cm
Sai số tính toán : 3.416 – 3.417 = –0.001 cm
ii. Kết quả tính năm 1992:
Sự thay đổi độ chứa nước của đất (Storage) : –
6.818cm

Mưa (Precipitation) : 83.240cm
Bốc thoát hơi (Evapotranspiration) : 71.740cm