đánh giá tổng quan ngành nước việt nam

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k

Nưc t nhiên đưc coi l ngun ti nguyên vô gi đi vi con ngưi.
Việt Nam đưc thiên nhiên ưu đãi về điều kiện t nhiên, ti nguyên phong
phú, đặc biệt l ti nguyên nưc vi hệ thng sông ngòi chằng chịt. Kinh tế
pht triển, qu trình công nghiệp hóa hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ, kéo theo
việc cc lng nghề mọc lên t pht, khiến cho lưng chất ô nhiễm thải ra
môi trưng tăng lên nhanh chóng, trong đó môi trưng nưc sông bị ảnh
hưởng nặng nề. Việc ngăn chặn mức độ gia tăng ô nhiễm ở cc lưu vc sông
v trả lại s trong lnh của cc dòng sông l một nhiệm vụ cấp bch hiện
nay. "Ti nguyên nưc cần đưc quản lý tt hơn nữa để trnh rơi vo tình
trạng suy thoi ngun nưc"(Des Cleary- Trưởng nhóm D n “Đnh gi
tổng quan ngnh nưc Việt Nam", 29-10-2008).
Mun vậy, yêu cầu đầu tiên l chất lưng môi trưng nưc cần đưc
quản lý chặt chẽ v ton diện. Tuy nhiên công tc ny ở nưc ta hiện nay
còn rất yếu.
Sử dụng cc phần mềm mô phỏng chất lưng nưc, tính ton s lan
truyền khuyếch tn chất ô nhiễm trong nưc nhằm xc định khả năng chịu
tải chất ô nhiễm của ngun nưc, l cch quản lý chất lưng nưc sông hiệu
quả, có độ chính xc phù hp v tiết kiệm thi gian, đưc ứng dụng rất
nhiều trên thế gii, vì vậy, l công việc hết sức cấp thiết nhằm thc hiện việc
quản lý chất lưng nưc sông thc tế hơn. Ở Việt Nam, cc phần mềm mô
hình hóa cc thông s chất lưng nưc mặt đã đưc sử dụng kh nhiều
nhưng cc kết quả còn chưa đạt độ chính xc cao do thiếu dữ liệu, do dữ liệu
không đng bộ v một phần quan trọng do ngưi sử dụng chưa hiểu rõ bản
chất mô hình.

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Phần mềm mô hình hóa chất lưng môi trưng nưc Qual2K l một công

cụ đưc sử dụng rộng rãi trên thế gii, phục vụ nghiên cứu ảnh hưởng của
những chất ô nhiễm thông thưng đến chất lưng nưc sông, tuy nhiên cc
nghiên cứu của Việt Nam về phần mềm ny còn rất ít, vì vậy, nó đưc chọn
lm đi tưng của nghiên cứu.
Đi tưng sử dụng phần mềm ở đây l cc nhnh của lưu vc sông Cầu,
một lưu vc sông ln, quan trọng của vùng đng bằng Bắc Bộ, có vị trí địa
lý đặc biệt, đa dạng v phong phú về ti nguyên cũng như về lịch sử pht
triển KT - XH của cc tỉnh nằm trên lưu vc. Chất lưng môi trưng nưc
của cc con sông thuộc lưu vc đang bị suy giảm nhanh chóng do tc động
của cc hoạt động pht triển kinh tế, do cc khu công nghiệp, khu đô thị,
lng nghề, cc cơ sở sản xuất mọc lên rất nhanh thiếu s quản lý chặt chẽ đi
vi cc vấn đề môi trưng. Trong khi đó hng triệu ngưi sng trong lưu
vc sử dụng nưc sông Cầu phục vụ cho cc nhu cầu khc nhau của cuộc
sng. Vì vậy, đòi hỏi chất lưng công tc quản lý tt hơn, ton diện hơn trở
nên vô cùng cấp thiết.

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k

1.1. Giới thiệu phần mềm Qual2k
Trên thế gii, việc sử dụng cc phần mềm mô hình hóa cc thông s của
nưc sông đã diễn ra kh lâu v đã có kh nhiều mô hình chất lưng nưc
đưc sử dụng như:
• Mô hình Streeter-Phelps: Thiết lập năm 1925 mô tả tương quan
giữa BOD v DO.Mô hình ny cho phép tính diễn biến độ thiếu hụt
oxy theo thi gian.
• Phần mềm Duflow: da trên cơ sở hệ phương trình Saint-
Venant cho dòng chảy không ổn đinh một chiều trên sông.
• Mô hình chất lưng nưc MIKE 11:l phần mềm mô phỏng
dòng chảy,chất lưng nưc v vận chuyển bùn ct ở cửa sông ,hệ

thng kênh mương do Viện Thủy lc Đan Mạch xây dng
• Mô hình MIKE 11 có thể giải quyết cc bi ton sau:
-Mức vưt lũ trong trưng hp có lũ v vị trí xảy ra lũ
-Cc biện php kiểm sot lũ
-Tính ton thi gian chất ô nhiễm sẽ tc động lên môi trưng nưc
có s thay đổi tải lưng chất ô nhiễm

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
-Xc định vị trí lắng động trầm tích v những biến đổi hinh thi
học lòng sông.
-Xc định vị trí trên sông có hm lưng chất ô nhiêm cao nhất sau
khi tiếp nhận ngun thải.
• Phần mềm Qual2E: đưc xây dng trên cơ sở phương trình vi
phân bậc nhất do Steeter-Phelps lập ra.Qual2E mô phỏng dòng chảy 1
chiều trong hệ thng kệnh sông .Mạng sông đưc chia thnh nhiều
nhnh v mỗi nhnh chứa nhiều phần từ tính ton.
QUAL2K (Q2K) l mô hình chất lưng nưc sông do Steve Chapra,
Greg Pelletier v Hua Tao xây dng trên cơ sở phần mềm Qual2E của Cục
bảo vệ môi trưng Mỹ (EPA) Mô hình đang đưc sử dụng rộng rãi tại Mỹ
v nhiều nưc trên thế gii phục vụ nghiên cứu ảnh hưởng của những chất ô
nhiễm thông thưng đến chất lưng nưc sông( ví dụ: mô hình hóa chất
lưng nưc sông San Juan, bang Utah, Mỹ )
Tại Việt Nam, đã có một s d n sử dụng mô hình Q2K trong quản lý
chất lưng nưc sông, như: tại tỉnh Bình Dương năm 2008 có d n "Điều
tra, đnh gi hiện trạng môi trưng v đề xuất cc giải php tổng hp quản
lý chất lưng nưc lưu vc sông Thị Tính", do Viện kỹ thuật nhiệt đi v
bảo vệ môi trưng thc hiện:
Kết quả thc hiện đề ti:
- Điều tra, đnh gi hiện trạng chất lưng môi trưng nưc mặt,

nưc ngầm v đất lưu vc sông Thị Tính.
- Đặc trưng cc ngun thải

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
- Xây dng cơ sở dữ liệu cc ngun thải thuộc lưu vc sông Thị
Tính trên nền bản đ s của tỉnh Bình Dương.
- Xây dng mô hình chất lưng nưc cho sông Thị Tính xây dng
trên nền mô hình Q2K
Q2K l mô hình 1 chiều đơn giản mô phỏng cc qu trình vận
chuyển v xo trộn cơ bản trong sông. Mô hình rất thích hp để mô phỏng
cc điều kiện thủy văn v chất lưng nưc của sông sui nhỏ.Mô hình ny
đưc sử dụng rộng rãi để d đon hm lưng tải trọng của cc chất thải cho
phép thải vo sông. Mô hình cho phép mô phỏng 15 thnh phần thông s
chất lưng nưc sông bao gm nhiệt độ, BOD
5
,DO, tảo dưi dạng
chlorophyl, nitơ hữu cơ (N
org
), nitrit ( N-NO
2
), nitrat (N-NO
3
-
), pht pho hữu
cơ (P
org
), pht pho ho tan, coliform v 3 thông s khc ít biến đổi trong
nưc.
Một s cải tiến mi quan trọng của mô hình Q2K so vi mô hình

QUAL2E l:
• Qual2K có khả năng chia sông nghiên cứu thnh cc
đoạn sông vi khoảng cch không bằng nhau;
• Qual2K sử dụng 2 dạng của Cacbon BOD để mô phỏng
cacbon hữu cơ: dạng oxi hóa chậm (slow CBOD) v dạng ô xi
hóa nhanh (fast CBOD);
• Qual2k xét đến tương tc giữa bùn ct v nưc;
• Qual2K có thể mô phỏng tảo đy;

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
• Qual2K tính ton s suy giảm nh sng như l một hm
của tảo, đất đ vụn v chất rắn vô cơ;
Q2K đưc xây dng da trên ngôn ngữ lập trình fortran v ứng dụng
Vba tích hp trên Microsoft Excel.
Q2K sử dụng sơ đ sai phân hữu hạn (backward difference method)
để giải phương trình vận chuyển khi lưng truyền tải – phân tn. Mô hình
cho phép mô phỏng ti 36 thnh phần chất lưng nưc.
1.2. Cơ sở lý thuyết
Cơ sở của phương php l hệ phương trình thủy lc, ổn định một chiều.
Hệ phương trình thủy lc Saint – Venant một chiều từ hệ phương trình tính
đưc cân bằng thủy lc.
Hệ phương trình pht tn
( . ) ( . )

   

      

σ

σ
→
+ = +
Từ đó ta tìm đưc phương trình cơ bản của mô hình:
( . ) ( . )
 
   
 
   
   
σ σ
σ σ
σ σ σ σ
+ = +
1.2.1.
Trong mô hình, hệ thng sông đưc phân chia thnh cc đoạn sông có
cùng những đặc trưng thuỷ lc như: độ dc, độ rộng đy v.v. Cc đoạn sông
đưc đnh s theo thứ t tăng dần bắt đầu từ đầu ngun của sông chính. Cc
điểm ngun v điểm rút nưc có thể ở bất kỳ vị trí no trên sông( Hình 1.1)

Biên thượng lưu
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Hình 1.1: Cách phân đoạn của Q2K cho sông đơn
Đi vi sông có cc nhnh nhập lưu, cc đoạn sông đưc đnh s như
trong hình (1.2)

1
2
3

4
5
6
8
7
Rút nước phi điểm
Nguồn điểm
Nguồn điểm
Điểm rút nước
Điểm rút nước
Nguồn điểm
Nguồn phi điểm
19
18
17
16
19
18
17
16
1
5
4
3
2
1
5
4
3
2

20
28
27
26
21
29
20
28
27
26
21
29
12
15
14
13
12
15
14
13
8
7
6
8
7
6
9
11
10
9

11
10
24
23
22
25
HW#1
HW#2
HW#3
HW#4
Sông
chính
T
r
i
b
1
T
r
i
b
2
T
r
i
b
3
Biên hạ lưu
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k

Hình 1.2: Cách phân đoạn của Q2K cho sông có nhánh
Mỗi đoạn sông lại đưc phân chia thnh cc phần tử tính ton có
độ di bằng nhau (Hình 1.3). Tất cả cc đoạn sông phải bao gm s phần tử
tính ton phải l một s nguyên.
Có 7 loại khc nhau của phần tử tính ton.
1. Phần tử đầu ngun
2. phần tử chuẩn
3. phần tử ngưc dòng từ một chỗ ni
4. phần tử ni
5. phần tử cui trong hệ thng
6. phần tử vo
7. phần tử ra.
Tính chất thủy lc, hằng s tc độ phản ứng, điều kiện ban đầu v dữ liệu
để tính ton cc phần tử cũng ging như trong một đoạn sông.
Hình 1.3: Chia đoạn sông thành các phần tử.
1.2.2. !

n
= 4
n
= 4
 !

"#
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Phương trình cân bằng dòng chảy cho mỗi đoạn sông trong mô
hình:

""""
,,1
−+=
−
[1]
Trong đó "

l lưng chảy ra từ đoạn i vo đoạn i + 1 [m
3
/d], "
#1

l lưng chảy vo từ đoạn i – 1 [m
3
/d],"
,i
l tổng lưng chảy vo đoạn i từ
ngun điểm v ngun phi điểm [m
3
/d], v "
,
l tổng lưng chảy ra từ phần
tử đó đến điểm rút nưc [m

3
/d]. Vì vậy, lưng chảy ra từ đoạn i chỉ l s
chênh lệch giữa lưng vo v ngun nưc tăng thêm trừ đi lưng chảy ra
mất mt.
i i $i
−

Q
i−
Q
i
Q
in%i
Q
out%i
Hình 1.4. Cân bằng dòng chảy
Tổng lưng chảy vo từ ngun tính ton như sau.
∑∑
==
+=






"""
1
,,
1

,,,
[2]
Trong đó "
,,
 l lưng chảy vo từ điểm ngun thứ j vo đoạn i, 
tổng s điểm ngun của đoạn i, "
,,
l lưng chảy vo từ ngun phi điểm
chảy ti phần tử i, v npsi l tổng s ngun phi điểm chảy vo phần tử i.
Tổng lưng chảy ra do điểm rút nưc đưc tính ton như sau:

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
∑∑
==
+=






"""
1
,,
1
,,ut,
[3]
Trong đó "
,,

 l lưng chảy ra ở điểm chảy ra thứ j của đoạn i, pai tổng
s điểm rút nưc của i, "
,,
l lưng chảy ra ở cc rút nưc phi điểm thứ j
từ phần tử i, v npai tổng s cc chỗ rút nưc phi điểm từ phần tử i.
Cc ngun phi điểm v rút nưc phi điểm sẽ đưc mô hình như ngun
đưng. Nhìn hình 10, cc ngun phi điểm hoặc rút nưc phi điểm đưc phân
ranh gii bởi điểm bắt đầu v điểm kết thúc di đến hng kilomet.
Q
npt
&' &' &('
start end
  
Hình 1.5 Sự phân phối dòng chảy của nguồn phi điểm vào đoạn sông
1.2.3.$%&'()
Cc đặc tính thủy lc của mỗi phần tử sẽ đưc tính ton theo 1 trong 3
cch sau : phương trình có đập, đưng cong tỉ lệ, v phương trình Manning.
Tuỳ theo điều kiện của hệ thng sông m la chọn phương php tính ton.
Trong đ n ny tc giả chọn tính theo phương trình Manning
Phương trình Manning

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Mỗi một phần tử đều có thể coi l một khi hộp có mặt cắt l hình
thang(hình 1.7)
Q% U
B
(



s
s
s
s
H
S
(
B

Hình 1.7: Mặt cắt hình thang
Phương trình Manning cho trưng hp dòng chảy ổn định đi vi
lưu lưng v độ sâu có dạng như sau:

3/2
3/52/1
0
*
+

,
"

=
[18]
Trong đó:
" l lưu lưng dòng chảy;
,

l độ dc đy;
 l hệ s nhm Manning;

+

l diện tích mặt cắt ngang;
* l chu vi ưt.
Diện tích mặt cẳt ngang của kênh hình thang đưc tính như sau:

[ ]
.+

)(5.0
210
++=
[19]

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Trong đó:
.

l độ rộng đy; - l độ sâu
,
/
v ,
0
l độ dc hai cạnh bên hình thang.
Chu vi ưt đưc tính như sau:

11
2
2

2
10
++++=

- *
[20]
Thay phương trình (2.17) v (2.18) vo phương trình (2.16), tính
đưc độ sâu theo phương trình (Chapra v Canale, 2006):

[ ]
1210
10/3
5/2
2
21
2
110
5/3
)(5.0
11)(
−
−−
++






++++

=
1
11
1
-.,
- "
-
[21]
Trong đó:
1 = 1,2,…n; vi n l s lần lặp;
Ban đầu cho -

= 0.
Qu trình lặp sẽ dừng lại khi sai s tính ton nhỏ hơn 0.001%.
Sai s đưc tính theo công thức sau:
%100
1
1
×
−
=
+
+
1
11

-

ε
[22]

Vận tc đưc tính theo công thức sau:

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k


+
"
2
=
[23]
Độ rộng trung bình của đoạn sông yếu t đưc xc định như sau:

-
+
.

=
[24]
Độ rộng đy .
/
đưc tính như sau:

-

)(
2101
++=
[25]
Diện tích bề mặt v thể tích của đoạn sông yếu t đưc xc định

như sau:

.+

∆=
1
[26]

 3
∆=
[27]

Những gi trị đưc đề xuất của hệ s nhm Manning thể hiện trong
bảng :
)*+,-."/01/"234"56
7%899:
;</- n
=4> 
Bê tông 0.012
Đy rải sỏi vi:
Bê tông 0.020

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Đ có trt vữa 0.023
Đ 0.033
=4!/4/4
Sạch v thẳng 0.025-
0.04
Sạch, un khúc v nhiều cỏ 0.03-

0.05
Nhiều cỏ, nông v un khúc 0.05
Đ cuội, đ tảng 0.04-
0.10
Cây bụi v gỗ 0.05-
0.20
1.2.4.$4($546$7!89
Thi gian lưu của mỗi phần tử đưc tính ton như sau:
1
1
1
"
3
=
τ

Trong đó
τ
1
l thi gian chảy qua đoạn sông của phần tử thứ k [d]. V
k
l
thể tích của phần tử thứ k [m
3
]
Thi gian chảy từ đầu ti cui đoạn sông của phần tử j :

∑
=
=


1
1

1
,
τ
1.2.5.8:4

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Có 2 cch để xc định s lan truyền dọc theo sông. Cch thứ nhất l
ngưi sử dụng có thể t ưc tính gi trị v nhập vo ?7@A77Nếu
ngưi sử dụng không nhập gi trị vo, một công thức bên trong sẽ đưc
dùng tính ton s pht tn da vo tính chất thủy lc của sông (Fischer et al.
1979),
*
22
,
011.0



2-
.2
; =
Trong đó E
p,i
l s lan truyền dọc sông giữa đoạn i v đoạn i+1 [m
2

/s], U
i

vận tc [m/s], B
i
chiều rộng [m], H
i
gi trị trung bình chiều sâu [m] v U
i
* l
vận tc tại mặt cắt [m/s].
U
i
* đưc tính như sau.

,-2 =
*
Trong đó g l gia tc trọng trưng
[= 9.81 m/s
2
] v S l độ dc lòng
sông [không thứ nguyên].
Sau khi tính ton ;
<
, s cc pht tn có thể tính như sau:
2
,


2

;
∆
=

Tính ton mô hình lan truyền ;

=
Nếu ;
<
≤ ;
<
thì ;

> ;
<
− ;
<
.
Nếu ;
<
> ;
<
, độ pht tn mô hình bằng ;

>?@
1.2.6.A
Cân bằng nhiệt cần tính ton s trao đổi nhiệt từ cc đoạn gần kề, dòng
vo, ra, từ không khí v trầm tích. Một cân bằng nhiệt có thể đưc viết vi
đoạn i, như sau:

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
( ) ( )






+






+








+
−+−+−−=
+−
−
−

−
cm 100
m
cm 100
m

cm 10
m

,,
36
3
,
1
'
1
'
1
,
1
1
BB

BB

BB

















-
C
-
C
3
D
$$
3
;
$$
3
;
$
3
"
$
3
"

$
3
"

$
ρρρ
Trong đó T
i
l nhiệt độ của đoạn i, [
0
C], t: thi gian [d], ;'
i
hệ s lan
truyền giữa phần tử i v phần tử i+1 [m
3
/d], D
<
nhiệt từ cc điểm ngun v
ngun phi điểm vo đoạn i[cal/d]
ρ
B
khi lưng riêng của nưc [g/m
3
], 
B

nhiệt dung riêng của nưc [cal/(g
o
C)], C
<

trao đổi nhiệt giữa không khí v
nưc [cal/(cm
2
d)], C
<
trao đổi nhiệt giữa nưc v trầm tích [cal/cm
2
d)].
Hình : Cân bằng nhiệt của đoạn i
Hệ s lan truyền có thể tính ton như sau:
( )
2/
1
,
'
+
∆+∆
=




+;
;
Chú ý hai loại điều kiện biên đưc sử dụng đến điểm cui cùng của dòng
chảy xuôi dòng của sông, (1) điều kiện pht tn bằn 0 v (2) điều kiện biên
bắt buộc ở điểm cui dòng chảy, cơ hội la chọn tạo ra trên B6A7
@A77.

i

Dòng vào
Dòng ra
Phân tán
Phân tán
Lượng nhiệt ra
Trao đổi nhiệt với
Khí quyển
Bùn cát
Trao đổi nhiệt giữa bùn cát và nước
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Nhiệt từ ngun đưc tính ton như sau (recall Eq. 2)








+=
∑∑
==






$"$"D

1
,,,
1
,,,,
ρ
$
,,
l nhiệt độ của ngun điểm thứ j đi vi phần tử i[
0
C] v $
,,
l
nhiệt độ của ngun phi điểm đi vi phần tử i[
0
C].
1.2.6.1. Dòng nhiệt bề mặt
Như đưc miêu tả ở hình 15, s thay đổi nhiệt độ bề mặt đưc mô hình
hóa như một s kết hp của 5 qu trình.
4
CCCCEC −−−+= )0(
I(0) l bức xạ sóng ngắn của mặt tri tại bề mặt nưc, J
an
l bức xạ sóng
di trong không khí, J
br
phản xạ sóng di từ nưc, J
c
l độ dẫn điện, v J
e
l

s bc hơi.
Tất cả cc dòng chảy đều biểu diễn bằng cal/cm
2
/d.
air-water
interface
solar
shortwave
radiation
atmospheric
longwave
radiation
water
longwave
radiation
conduction
and
convection
evaporation
and
condensation
radiation terms
non-radiation terms
net absorbed radiation
water-dependent terms
C/A7D77EAE777F7
F.G5H7@

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k

Mô hình tính ton lưng bức xạ mặt tri vo nưc tại một đưng vĩ độ
(L
at
) v kinh độ (L
lm
) đặc biệt trên bề mặt tri đất.
Lưng ny l một công thức bao gm bức xạ ở tầng trên của khí quyển
tri đất, nơi m s vận chuyển không khí l rất yếu, không khí rất loãng, mây
bao phủ, s phản xạ, bóng ti.
nattenuation attenuatio radiation
shading reflection cloud catmospheri strialextraterre
)1( )1( )0(
0 I
,EE −−=
Trong đó I(0) l bức xạ mặt tri trong bề mặt nưc [cal/cm
2
/d], I
0
bức xạ
ngoi khí quyển ( tầng trên của khí quyển tri đất), [cal/cm
2
/d], a
t
không khí
loãng, a
c
mây mỏng, R
s
suất phản chiếu (phản xạ nhỏ), S
f

hệ s hiệu quả
bóng ti bởi sinh vật v địa hình).
S pht xạ ngoi khí quyển đưc đnh gi như sau:
α
sin
2
0
0

D
E =
W
0
l hằng s mặt tri [1367 W/m
2
or 2823 cal/cm
2
/d], r l bn kính tiêu
chuẩn của quỹ đạo tri đất ( tỷ lệ giữa khoảng cch tri đất – mặt tri thc tế
ti khoảng cch tri đất – mặt tri trung bình), v α l độ cao của mặt tri
[radians], nó có thể tính ton như sau.
( )
τδδα
coscoscossinsinsin

 +=

Trong đó
δ
l độ nghiêng của mặt tri [radians], L

at
quỹ tích cc đưng vĩ
độ [radians],
τ
l góc gi địa phương của mặt tri [radians].
V góc gi của địa phương tính bằng radian đưc cho bởi.
180
180
4
π
τ






−=
544,($
Trong đó:
54J44K54(($54544,($
(5
×−×−+= 604

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Trong đó trueSolarTime l thi gian mặt tri xc định từ vị trí thc tế của
mặt tri trong bầu tri [minutes], localTime l thi gian địa phương [thi
gian chuẩn của địa phương], L
lm

kinh độ của địa phương, timezone đi thi
gian của địa phương liên quan đến gi chuẩn căn cứ theo kinh tuyến (GMT).
Ví dụ như -8h ở đi Thi Bình Dương l gi chuẩn, thi gian địa phương ở
cc đi đưc chọn trên GHI= @A77Gi trị eqtime tưng trưng
cho s khc nhau giữa thi gian mặt tri chính xc v thi gian mặt tri
trung bình.
QUAL2K tính ton độ nghiêng của mặt tri, múi gi, độ cao mặt tri v
bn kính tiêu chuẩn ( khoảng cch giữa tri đất v mặt tri), thi gian lúc
mặt tri mọc v lúc mặt tri lặn sử dụng bởi thuật ton Meeus (1999) như l
một công cụ bởi nhnh nghiên cứu bức xạ bề mặt NOAA’s.
NOAA sẽ xc định vị trí mặt tri da vo QUAL2K bao gm một điều
chỉnh tc động của khúc xạ khí quyển. Đây l phương php tính ton rất
thnh công đưc sử dụng để xc định vị trí mặt tri, mặt tri mọc, mặt tri
lặn trong phụ lục B.
Chu kỳ sng [h] đưc tính ton như sau:

I −=
Trong đó t
ss
l thi gian mặt tri lặn [h], t
sr
l thi gian mặt tri mọc [h].
S lm loãng khí quyển. S khc nhau của nhiều phương thức để đnh
gi phân b lm loãng khí quyển từ một bầu tri sạch (a
t
). Hai phương thức
có thể tìm đưc trong QUAL2K đnh gi a
t
( chú ý mô hình bức xạ mặt tri
đưc chọn trên I/J,7 @A77của QUAL2K).

+ )A5mặc định)
Phương php Bras (1990) tính ton a
t
như sau:

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
5

I
4
1
−
=
Trong đó 
I
l hệ s mật độ không khí biến đổi từ xấp xỉ 2 ở chỗ bầu tri
sạch đến 4 hoặc 5 khu vc thnh thị nhiều sương mù. Hệ s phân tn phân tử
a
1
tính ton như sau:
5
101
log054.0128.0 −=
[37].
Trong đó m l khi lưng khí nhìn thấy đưc, tính ton như sau:
253.1
)885.3(15.0sin
1
−

++
=

5
αα
α

l độ cao trong mức độ từ đưng chân tri =
α
× (180
o
/π).
$?JKL72
Mô hình The Ryan and Stolzenbach (1972) tính ton a
t
từ góc nâng của
mặt đất v độ cao mặt tri bằng :
256.5
288
0065.0288






−
=
4(4
5



Trong đó a
tc
hệ s truyền không khí (0.7 đến 0.91, gi trị tiêu biểu xấp xỉ
0.8), v elev l độ cao mặt đất tính bằng mét.
Phép đo nhằm xc định bức xạ mặt tri có thể p dụng ở một vi nơi. Ví
dụ NOAA’s nghiên cứu suất phản chiếu bề mặt (ISIS) có dữ liệu thay đổi từ
Mỹ. ( Chọn cả hai mô hình bức xạ mặt
tri Bras or Ryan-Stolzenbach vi hệ s mật độ không khí thích hp hoặc hệ
s truyền không khí một công cụ đặc biệt để lý tưởng hóa so snh vi bức xạ
mặt tri trưc đó vi gi trị đưc cân nhắc ở từng địa phương.
S suy giảm mây: s giảm bức xạ mặt tri do bao phủ của mây đưc tính
ton vi
2
65.01

 −=

C
L
l hệ s bao phủ bầu tri bởi mây.

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
?7E7/0/Reflectivity đưc tính ton như sau:
.

+
α

=
Trong đó A v B l hai hệ s liên quan đến bao phủ mây
( bảng 3).
Cloudin
ess
Clear Scattered Broken Overcast


0 0.1-0.5 0.5-0.9 1.0
Coeffici
ents
+ . + . + . + .
1.1
8
−0.
77
2.20
−0.9
7
0.95
−0.
75
0.35
−0.4
5
D277EE//77J7A7E7/0/27JJ
07A
KJ7Shade l một biến vo của mô hình QUAL2K. Shade đưc định
nghĩa như phần nhỏ của bức xạ mặt tri ngăn chặn bởi khi địa hình v sinh
vật. Một Excel/ chương trình VBA tên l shade.xls có thể dùng đưc từ

Washington Department of Ecology. Đnh gi shade từ địa hình v sinh vật
ven sông (Ecology 2003). Gi trị vo tích hp hằng gi đnh gi shade mỗi
đoạn sông vo KJ7 @A77 của QUAL2K.
F.GLM11%@
Bức xạ sóng di từ không khí xung tri đất l một khoảng rộng trong
cân bằng nhiệt bề mặt. Dòng chảy có thể tính ton sử dụng Stefan-
Boltzmann.
( ) ( )
1
$C −+= 1 273
4
εσ

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Trong đó
σ
 l hằng s Stefan-Boltzmann =11.7x10
-8
cal/(cm
2
d K
4
), $


nhiệt độ khí quyển [
0
C], N
1

hệ s pht xạ không khí [không thứ nguyên], R
L

hệ s phản xạ sóng di [không thứ nguyên]. Độ pht xạ l tỷ s giữa bức xạ
sóng di từ một vật đi vi bức xạ pht ra từ một vật hon ton trong khoảng
nhiệt độ như nhau. Suất phản chiếu nói chung l nhỏ v đưc cho l bằng
0.03.
Mô hình bức xạ sóng di không khí sẽ đưc chọn trên I/J,7
@A77Qual2k. Ba phương php la chọn có thể sử dụng trong qual2k
tưng trưng cho hệ s pht xạ (ε
1
):
+Brunt ( mặc định ).
Công thức Brunt’s l một mô hình kinh nghiệm thưng đưc sử dụng
trong mô hình chất lưng nưc (Thomann and Mueller 1987),
(4
4++ +=
ε
Trong đó A
a
v A
b
l hệ s kinh nghiệm. Gi trị A
a
có thể xc định gin
tiếp từ 0.5 đến 0.7 v gi trị A
b
có thể xc định gin tiếp từ 0.031 đến 0.076
mmHg
-0.5

tùy thuộc vo độ rộng của không khí. QUAL2K sử dụng một mặc
định khoảng ở giữa A
a
= 0.6 cùng vi một gi trị A
b
= 0.031 mmHg
-0.5
nếu
phương php Brunt đưc chọn trên I/J,7 @A77.
+Brutsaert.
Công thức Brutsaert l công thức vật lý cơ bản thay thế cho cc ngun
kinh nghiệm v cho thấy kết quả rất tt trên một khoảng không khí rộng của
nhiệt độ không khí v độ ẩm tại đưng vĩ tuyến giữa trong điều kiện gi lạnh
(Brutsaert, 1982).
7/1
333224.1
24.1








=


(4
$

4
ε

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Trong đó 4

l p suất khí quyển [mmHg], T
a
nhiệt độ khí quyển
0
K, hệ
s 1.333224 chuyển p suất hơi từ mmHg sang milibars, p suất hơi nưc
đưc tính ton như sau [mmHg] đưc tính ton bởi (Raudkivi 1979):


$
$

44
+
=
3.237
27.17
596.4
Trong đó T
d
l nhiệt độ điểm sương [
0
C]

+Koberg
Koberg (1964) gin tiếp đưa ra A
a
trong công thức Brunt’s phụ thuộc vo
cả nhiệt độ không khí v tỷ s của bức xạ mặt tri vi bức xạ không khí
sạch (R
sc
), nhìn tranh 16, có s hiện diện của một dãy đưng cong A
0
tăng
thêm vi T
air
v lm giảm vi R
sc
vi A
b
l hằng s. 0.0263 millibars
−
0.5

(about 0.031 mmHg
−
0.5
).
Tiếp theo đa thức đưc sử dụng trong Qual2k cung cấp một xấp xỉ liên
tục của đưng cong Koberg’s .
111
$$+ ++=
2
Trong đó:

0.0001106 0.000730870.00121134 0.00076437
23
+−+−=
1

0.02586655 0.13397992 0.2204455 0.12796842
23
−+−=
1

1.43052757 3.43402413 5.65909609 3.25272249
23
+−+−=
1

Đoạn của đa thức trên l điểm mẫu của đưng cong Koberg’s. Chú ý gii
hạn trên 0.735 quy định l A
0
.

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-4 0 4 8 12 16 20 24 28 32
0.3

0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-4 0 4 8 12 16 20 24 28 32
Koberg’s “
A
a
” constant for
Brunt’s equation for longwave radiation
Air temperature
T
air
(
o
C)
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.65
0.50
1.00
Ratio of incident to clear sky radiation
R
sc
C/A7D7/A77JEA=27AME/EA07EA
J77A//707E7A

a
/)AM7N/EA
7A/607AJ//5=27A%8OP:D7/7A77
E/A7A77/7J/=
F.GLMOP
S phản xạ từ bề mặt nưc miêu tả bởi quy luật Stefan-Boltzmann.
( )
4
273+= $C

εσ
ε độ pht xạ của nưc (=0.97), T l nhiệt độ của nưc [
0
C].
FQRSM)T(O
Độ dẫn l s vận chuyển nhiệt từ mô hình đến mô hình khi nhiệt độ khc
nhau của vật chất đem lại s tiếp xúc. S đi lưu l s vận chuyển nhiệt xảy
ra vi s chuyển động của chất lỏng. Cả hai đều có thể xảy ra trên bề mặt
không khí – nưc v có thể miêu tả bởi:
( ) ( )
B
$$2IC −=
1

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Mô hình Quak2k
Trong đó c
1
l hệ s Bowen's (= 0.47 mmHg/
o

C). I(2
B
), phụ thuộc vo s
vận chuyển tc độ gió trên bề mặt nưc tại đó 2
B tc độ gió ổn định trên bề
mặt nưc.
F,)TUM)H
S mất nhiệt do bc hơi có thể miêu tả bởi quy luật Dalton’s
))((
B4
442IC −=
e
s
p suất hơi nưc bão hòa tại bề mặt nưc [mmHg], 4

p suất hơi
nưc [mmHg], p suất hơi nưc bão hòa có thể tính ton như sau:
$
$

44
+
=
3.237
27.17
596.4
1.2.6.2. S vận chuyển nhiệt tại lp nưc – trầm tích.
Một cân bằng nhiệt dưi đy trầm tích một phần tử nưc i có thể đưc
viết như sau:
4


-
C

$
,
,,
ρ
−=
$
<
nhiệt độ đy trầm tích dưi phn tử i[
0
C] , C
<E
dòng chảy nhiệt nưc –
trầm tích [cal/(cm
2
d)], khi lưng riêng của trầm tích [g/cm
3
], 

nhiệt dung
riêng của trầm tích [cal/(g
o
C)], -
4<E
l độ dy của lp trầm tích [cm].
Dòng chảy từ trầm tích đến nưc có thể tính ton như sau:
( )

d
s 400,86
2/
,
,
×−=

4


$$
-
C
α
ρ