tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm khu vực vịnh nha trang bằng mô hình số

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





NGUYỄN CHÍ CÔNG



TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN VẬT CHẤT Ô NHIỄM
KHU VỰC VỊNH NHA TRANG BẰNG MÔ HÌNH SỐ



LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC








Hà Nội – 2012
1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN CHÍ CÔNG


TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN VẬT CHẤT Ô NHIỄM
KHU VỰC VỊNH NHA TRANG BẰNG MÔ HÌNH SỐ

Chuyên nghành: Hải Dương Học
Mã số: 60.44.97

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Minh Huấn






Hà Nội – 2012
3

MỤC LỤC
 4
CH 6

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 6
1.1.1 Tng quan tình hình nghiên cu trên th gii 6
1.1.2 Tng quan tình hình nghiên cu trong nc 8
1.2 Môđun MIKE 21 HD 10
1.2.1 C s toán hc 10
1.2.2 Phng pháp s 13
1.3 Môđun ECO Lab 17
1.3.1 C s lý thuyt [15] 17
1.3.2 Ôxy hòa tan (DO) và nhu cu ôxy sinh hóa (BOD) 18
1.3.3 Các hp phn ca Nit 22
1.3.4 Hp phn ca Photpho 24
CH 26
2.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên 26
2.1.1 V a lí 26
m gió 26
m sông ngòi 27
m nhit - mui 28
m dòng chy 28
m thy tring mc nc 29
2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 29
2.3 Hiện trạng môi trường vịnh Nha Trang 30
2.3.1 Các ngun thi 30
2.3.2 Cht lng nc vnh Nha Trang 31
CH 33
3.1 Thiết lập các thông tin đầu vào cho mô hình 33
3.1.1 Thu thp s liu 33
a hìn 34
3.1.3 Thit lp li tính 35
3.1.4 u kin biên u kin bau 36
3.2 Hiệu chỉnh mô hình 41

3.3 Một số kết quả tính toán 44
3.3.1 Kt qu tính toán cho mùa khô 44
3.3.2 Kt qu tính toán cho mùa ma 60
3.3.3 Kt qu tính toán kch bn ô nhim thi k mùa ma 75
KẾT LUẬN 80
KIẾN NGHỊ 81
 82

4



Thành ph Nha Trang là mt trong nhng thành ph ng
nht c c. Không nhng th Nha Trang c xp vào gii nhng vp trên
th gii c thiên nhiên ban tng. Vi din tích khong 500km
2
o ln nh và
25km b bin, vnh Nha Trang n hàng vt khách du lch
n tham quan, du lch. Mm ca bin Nha Trang là
c bin trong xanh, chc rt tt, s ng sinh hc vi rt nhiu loài
sinh vt và nhng rn san hô tht k 
Tuy nhiên, trong nhi s phát trin kinh t chung,
các ngành ngh kinh t trong thành ph ng vi t nhanh.
Mt trái ca s phát trin này là nhng trc tip và gián tip ca các ngành
ngh kinh t gây nên nhng áp lc li vng.  suy gim cht
c vnh Nha Trang, s ng sinh h suy
thoái h sinh thái, s mt cân bng sinh hc s dn hy hong sng,
ng ti chc các bãi tm, chng vùng nuôi trng thy sn.
Hu qu ca các bii này lng tr li các ngành ngh 
nuôi trng thy sn, ngành du lch  dch v.

c nhng bi ng xu c  ng bi  có nhiu báo cáo,
kin ngh xut, hi ngh ca các nhà qun lý, honh, các nhà khoa
hc nhng gii pháp hn, bo v, phc hi vnh Nha
n có ca nó. Công vic này vc trin khai mt cách gp rút
và toàn din. Mt trong nhng công c có th c s d giúp công vic này
mt cách hiu qu  tn kém là vic s dng mô hình s tr  mô
phng các quá trình lan truyn các vt cht gây ô nhim t các ca sông trên nn
tng ca các quá trình thng lc. Li th ca các mô hình toán hc là có th mô
phng mt cách toàn din theo không gian và thng bin
 có th c nhng d báo, cnh báo v ng.
Nhn thc m cp thit ca v ng vnh Nha Trang,
hc viên la chng nghiên cu v tài: “Tính toán lan truyền vật chất ô
5

nhiễm khu vực vịnh Nha Trang bằng mô hình số”  có th mô phng mt s vt
cht t các ca Sông Cái, Sông Tc có kh n chng môi
ng. 



4
+
, NO
3
-
, NO
2
-
,
pH, chloroph

. Vi ngun s lic t mt s
 c thc hin ti Vin H tài c phòng Vt lý
bin, phòng Th tài cp Vin Khoa hc và Công ngh, Các D án hp
tác quc t, tác gi s dng gói phn mm MIKE 21 HD, ECO Lab  mô phng
quá trình lan truyn mt s vt cht có th gây ô nhim t các ca sông trong mùa
 ca luc tiêu ca hc viên là có th
tính toán, mô ph   c bc tranh v   ng lc và quá trình
truyn ti các vt ch BOD, DO, NO
3
-
, PO
4
+
, NH
3
+
, t ca Sông Cái
Nha Trang, Sông Tc Nha trang và Sông Cái Ninh Hòa ti vc bit
là các bãi tm Nha Trang.            


a Trang.
Các kt qu nghiên cu 

. Llà tài liu
tham kho liên quan ti v t nóng bng và nhy cm khu
vc vnh Nha Trang.

6

 1

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu
1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới
S dng các mô hình s  tính toán, mô phng môi
ng c khu vc gn b, khu bãi tm, khu nuôi trng thy sc thc
hin rt ph bin trên th gii. Tùy thung và mu,
vic áp dng các lo lit kê mt s mô
c áp d c trên th gii.
Mô hình WASP7 (Water Quality Analysis Simulation Program 7) là mô
c xây dng d c xây dng bi Di
c
s d mô t và d báo chc giúp các nhà qung
quynh, gii phó vi các hing ô nhim do t i.
i s dng áp dng trong không gian 1
th mô phng ta 2D và 3D bng cách chia hp vi  ng thành phn cht ô
nhi liên kt vi các mô hình thng lc và vn
chuyn tr   ng dòng chy, nhi  mui và các thông
ng trc s d mô phng quá trình ym khí
trong vnh Tampa; Cung ng Photpho cho h Okeechobee; Quá trình ym khí ti
ca sông Neuse River; Ô nhim vt cht h phân hy ti ca sông Delaware,
ô nhim kim loi nng ti sông Deep, bc Carolina [16].
Mô hình AQUATOX là mô hình mô phng h sinh thái thy sinh. Mô
hình có th d báo quá trình suy tàn do nhiu loi cht gây nhi
ng, hóa hc hng ca chúng lên các h sinh thái, bao gm
ng vng và các loài thc vt thy sinh. AQUATOX
là công c hu hiu ng hc, sinh hc, nhng nhà mô hình hóa
chc và bt k ai cn quan tâm ti vii ro và suy gim các

h sinh thái thy sinh.
7

Mô hình QUAL2K (hay Q2K) (River and Stream Water Quality Model)
c nâng cp t mô hình      (Brown và Barnwell
ng chc sui và sông mt chiu có s
tham gia ca quá trình xáo trn ri và bên. Mm linh hot ca mô hình này
là có th chng Visual basic hong Excel. Mô
hình có nhm sau: có th tính toán trên tn ca sông và các
n hóa
  biu din các hp cht cacbon (loi ôxy hóa nhanh và chm), các loi
cacbon h không sng (các phân t p cht
hóa hc). Các quá trình thiu ht ôxy gn ti giá tr không do các quá trình ôxy hóa,
 u tiên. Tính toán thông ng
ng gia trc.
DELFT 3D ca Vin nghiên cu thu lc Hà Lan cho phép kt hp gia
mô hình thu lc 3 chiu vi mô hình chm ca mô hình này là
vic kt hp gia các module tính toán phc t ng kt qu tính mô
phng cho nhiu cht và nhiu quá trình tham gia.
SMS ca Trung tâm nghiên cu và phát trin k thut ci M
xây dng cho phép kt hp gia mô hình thu lc 1, 2 chiu vi mô hình chng
 module RMA4 là mô hình s tr vn chuyn các yu t chng
c phân b ng nh sâu. Nó có th tính toán s tp trung ca 6 thành
phn bo toàn hoc không bi 1 chiu hoc 2 chiu.
ECOHAM (phiên bn 1 và 2) là mô hình s 3D kt hp gia module thy
lc vc phát trin bi nhóm nghiên cu ci hc
c). Mô hình ch yu tính toán da trên chu trình ca các hp phn ca
 n c thc vng vc
bin.
ECOSMO (ECOSystem MOdel) là mô hình cp ba chiu thng lc 

n  c phát trin da trên mô hình thng lc
     c liên k   ng lc -
nhi ng lc bin -         c
8

c NPZD da trên quá trình chuyi gia mc
u tiên và th hai trong chui th    u khin b  ng
Nhotpho và Su quan trng trong tính toán mô hình này là thng nht
c gii hng v
chun trong h sinh thái ca các mc th
nht và th hai trong chui thnh còn tính toán s bii
các mnh vn và ôxy  có th ng còn li và các quá trình ôxy
hóa. Các tính toán v sinh khp và th cc áp
dng mt cách thành công trong vic mô t khu vc ng lng yu
khu vc Bin Bc.
BASINS ca EPA nhm tr m tra h thng d liu thông
ng, giúp các h th
qun lý. Mm ni bt cp cn mi da trên
nn tc sông, có kt hp qun lý d liu không gian thông qua h thông tin
a lý GIS. BASINS có th dùng cho các mô phu kin ca
n trng chc; Mô phng ca vic
i s dn cân bc, mô phng các kch bn ngun ô
nhim và din, xây dng và phát trin cách qun lý ca c c. Các nhóm
tham s ca mô hình bao gm: Các hp chng chotpho, DO,
BOD, thuc tr sâu, thuc bo v thc vt, bùn.
B phn mm MIKE do Vin Thu l  ch (DHI) phát trin và
i hoá. Mm mnh ca MIKE rt d s dng vi các giao
din Windows, kt hp cht ch vi GIS (h tha lý). MIKE tích hp
các module thu lc (HD) và ch  c (ECO Lab), bao gm: thu lc,
truyn ti - khuch tán chc. MIKE là mt mô hình vi nhi

mnh, kh ng dng rng rãi cho nhiu dng thu vc khác nhau.
1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước
 c ta, trong nhng nghiên cu, xây dng và s
dng mô hình trong nghiên cu thng lc     c quan
ng nghiên cu tra, tính toán ô nhi
9

vnh và khu vc ven bin - khu vc tp trung ch yu các hong kinh t ca con
c tip tác vp tác Quc t
Nht Bn - JICA (1995  1998) ca Ving bin  Vin
Khoa hc và Công ngh Viu s dng pt
cht b sung (Flux) và qu ngun (Budget) chy trên phn mm chuyên dng
CABARET of LOICZ (M  tích t và khuch tán vt cht ti
mt s m thuc vnh H c s
dng tính toán m ng ca h m phá Tam Giang  Cu Hai (Tha
Thiên Hun quá trình khuch tán
vt cht trong không gian và ch gii hn ti mt s m nhnh.
m vi lun án ti dng phn
mm DELFT 3D -  u ti ô nhim ca H Tây vi mc
 khoa hc trong vic xây dng k hoch bo v và phát trin
H Tây. Nn kh ng các yu t DO, BOD, COD,
NH
4
+
, NO
3
-
, PO
4
-

theo không gian 2 chiu và thi gian [7].
Trong khuôn kh  tài cp B Thy sn, Trng s
n hành nghiên cu sc chu ti và kh  làm sch ti khu vc nuôi
cá lng bè  Pht C (Qung Ninh) và Tùng Gu (Hi Phòng) da trên quá trình
chuyn hóa các hp chng, h  thng lc ti
thy vc nghiên cu [6].
Trong mt s nghiên cu thuc và cp B, các
 ngun thm bin do sông ti
ra, thu tài KT.03.07 - n thng do các hong
kinh t gây ra vi vùng ven bin Tuy nhiên, nhng nghiên c hin
c m chi tit cao trong thy vc nh và s các bing còn hn ch,
ng thi còn mang tính chc nghiên cu.
Ti khu vc vt s công trình nghiên cu v môi
ng liên quan ti s truyn ti các vt cht t các ca sông, các quá trình t làm
sch môi ng. Mt s công trình nghiên cc li
10

Phan Minh Th, Nguyn H d
hình hóa quá trình sinh h nghiên cu quá trình t làm sch c ng
bin khu vc vnh Nha Trang vi ngun thc sinh hot b ô nhim t sông
Cái Kt qu nghiên c ra, sau 24 gi kh  làm sch các cht ô
nhim hc bit t 42 - 90%. Nghiên cn nh
ng ca các quá trình thng lc ven bin (vn chuyn, khuch tán vt cht
ng ca thy triu).
Nhóm tác gi Thái Ngc Chin, Nguyn Tác An, Bùi Hng Long - Vin
Hng dng mô hình s 3 ching
lc hng trong vnh Vân Phong (Nha Trang - Khánh Hòa) vc
nhng theo mùa ca n nh.
M tài cp Vin Khoa hc và Công ngh Vic
tin hành nghiên cu sc t  ng ti vnh Cam Ranh bng mô hình

ECOSMO do Vin Hc ch trì tài s d tính toán, mô
phng quá trình lan truyn mt s thành phn vt cht gây ô nhim, các quá trình
sinh hóa t  quá trình t làm sch vnh.
Qua các công trình nghiên c, có th thy rng, các nghiên
cu v c các nhà khoa hc quan tâm và có nhng kt qu
nghiên cu nhnh t thng kê, phân tích s liu hoc s dng các mô hình s tr.
Riêng ti vcó các công trình nghiên cu v ng khu vc
nà ng tp trung phân tích hin trnhiu kt
qu nghiên cu da trên các mô hình s tr  có th mô phng quá trình lan truyn
các vt cht gây ô nhim vnh t các ca sông da trên mi liên h vi quá trình
ng lc. Vì th, tính toán lan truyn vt cht ô nhim vnh Nha Trang bng da
trên công c phn mm MIKE là mng nghiên cu mi mà hc viên la chn.
1.2 Môđun MIKE 21 HD
1.2.1 Cơ sở toán học
Mô hình MIKE 21 HD là gói công c trong b phn mc xây
dng bi Vin Thy L    y hai chiu
trong mt lp cht lng nhng.
11

Các phương trình nước nông [14]
ng và liên tc tích phân trên toàn b cc h
c vit l







 




















































































































































(1.1)



(1.2)

(1.3)
ti gian; x, y là t   mc b m sâu ca
 c tng cng; u, v là các thành phn vn tc theo
 n tc góc c
 a lý);  







 g ng là các thành phn ng sut 
x và y ti mt và tc trng;  là m c; 

,

, 

và


là các thành phn t ng sut bc x; 

là nht r   ng
ng; 

là áp sut khí quyn; 


là m c c 
ng cung cm ngun và (



) là vn tc t ra
ng xung quanh.
Bin s ng gch ngang biu th giá tr  sâu. Ví d,
 và  là các thành phn vn t nh bi:










(1.4)
12

Thành phn ng sut bên T
ij
(i,j = x,y) bao gm c ma sát nht, ma sát ri và
chênh lch bình nh bng s dng công thc nht ri da trên
nhng bii vn t sâu
























(1.5)
Phương trình truyền tải nhiệt độ và độ muối
Các n ti nhit - mui tích phân trên toàn b cc
c vii dng:
































(1.6)

(1.7)
t


và  ng là nhi  mu sâu, F
T
và F
s

ng là các h s khuch tán ngang nhi  mui, 

là nhóm ngun
liên qua ti nhit vi khí quyn.
Phương trình truyền tải cho đại lượng vô hướng (scalar quantity)
Cn tng  sâu có
dng:





















(1.8)
vi 

 sâu cng, F
C
là nhóm khuch tán theo
ng, k
p
là t suy gim tuyn tính ci
ng, C
s
là n cng tm ngun.
Ứng suất đáy
ng su








nh t nh lut ma sát bc hai























(1.9)
t
f

là h s ma sát 










là t dòng chy trên b mt
n tc ma sát liên h vi ng suc:
13













(1.10)
Trong tính toán hai chiu 



là vn t sâu và h s ma
sát  nh t h s Chezy, C, hoc h s Manning, M


















(1.11)

(1.12)
Ứng suất mặt
ng sut b mt 





 nh thông qua gió b mt. ng
sut mc tính toán da trên công thc thc nghim:














(1.13)
vi 

là m không khí, c
d
là h s cn gió, 







 là t gió  
cao 10m trên b mt bin. Vn tc ma sát liên h vi ng sut b mc cho bi
công thc:

















(1.14)
H s c là nhng giá tr i hoc ph thuc vào tc
 gió. Công thc bán thc nghi xut b nh
giá tr ca h s cn:






  















 















(1.15)

t
a
, c
b
, w
a
và w
b

là các h s thc nghim và w
10
là t gió t cao
10m trên m c bin. Giá tr m nh ca các nhân t thc nghim là
c
a
=1.255x10
-3
, c
b
=2.425x10
-3
, w
a
=7m/s và w
b
=25m/s. Các giá tr này cho kt qu
i tt khi áp dng cho vùng bi
1.2.2 Phương pháp số
a. Rời rạc hóa miền không gian
14

Mi  c ri rc hóa b   n t hu hn. Theo
c chia nh thành các phn t liên tc không
chng nhau. Trong không gian hai chiu, vùng tính toán có th c ri rc hóa
thành tng phn t d giác hoc tam giác.
c nông
Dng tng quát ca h c nông có th c vii
dng:








(1.16)
vi U là các bin ba các nhóm
ngun.
Trong t -các, h c vii dng


























(1.17)
t s ng không nh
ng nht, và































 

, 







  



































 














, 







 
































   































 












































 





















(1.18)
.16 trên toàn b phn t th i và s dnh lý
 vit li 
15




















(1.19)
t
i
là din tích ca phn t th nh trên A

i

i
là
biên ca phn t th i và ds tích phân bin dc theo biên. n 
v c tính b
m cm trng tâm ca phn tc tính
da trên phép cc vit li,















(1.20)
 
i
và S
i
ng là các giá tr trung bình ca U và S trên toàn b
phn t th t ti tâm ca phn t, NS là s cnh ca phn t, n

j

pháp tuy ti cnh th j và 
j
là chiu dài ca giao din th j.
ng hp 2D phép xp x c s d tính toán các
i mt phân cách ca các phn t. S dng phép gi
ng cho các bin ph thuc phía bên trái và bên phi ca ca giao di
chính xác bc hai theo không gian t c bng cách s dng k thut tái cu trúc
gradient tuyn tính. Các giá tr ng thông qua phép
gii ca Jawahar và Kamath, 2000.
n ti
n ti xut hin trong mô hình nhit  mui, mô hình
ri và mô hình truyn ti. Tt c u có dng chung. Trong
ng h    n ti có dng tng quát  
(1







































(
(1.21)
b. Tích phân theo thời gian
ng tc vit:
16




(
(1.22)
Trong mô phi cho tích phân theo thi gian
i vi h n tc
thc thn bc
mt







(1.23)
vi  c th d
Kutta bc hai có dng


























(1.24)
c. Các điều kiện biên
Biên kín
Dt lii qua các biên
này t là giá tr 0 cho tt c i v
n u kit hoàn toàn dt.
Biên m
u kin biên m có th  ng
hong mc mng lc. V
trình truyn tu kin biên có th là các giá tr nh hoc giá tr gradient.
u kit
Các gii pháp x lý các v v t) da trên
các nghiên cu ca Zhao và cng s (1994) và Sleigh và cng s (1998). Khi các
 sâu nh, v xy ra là các phn t c loi b t vic tính toán. Công
thc xây dng li bi s ging ti giá tr
không và ch tính toán tng khng.

 sâu ca mi phn t bii và các phn t c sp xp thành các
loi khô, bán  mt các phn t c ki nh các
u kit.
17

B mt ca mt phn t   nh là ngp nu tha mãn hai tiêu
chun: th nh c ti mt cnh ca b mt phi nh  sâu ti hn
khô h
dry
 c  cnh khác ca b mt l  sâu ti hn ngp
h
flood
. Th  sâu tng cng ci c sâu nh 
dry
và
mc b mt ti cu phi l 0.
Mt phn t c gi là khô n c nh  sâu gii hn khô
h
dry
, và không mt cnh nào b ngp. Phn t này b loi ra khi min tính toán.
Mt phn t p mt phn nu n c l
dry

và nh  sâu gii ht, ho sâu nh 
dry
và mt trong s các
cnh khác là biên ngng hng bng
không và ch ng khc tính.
Mt phn t c gt n c l
wet

ng
hp này c hai thành phng khng c
tính.
 t h
wet
phi l sâu khô gii hn h
dry
 sâu gii hn
ngp h
flood
u kin h
dry
< h
flood
< h
wet
.
1.3 Môđun ECO Lab
1.3.1 Cơ sở lý thuyết [15]
ng lc hc ca các bin trng thái trong ECO Lab có th c
mô t bn ti ca vt cht không bo toàn, có dng:




























(1.25)
t
c: N ca bin trng thái ECO Lab
u, v: Các thành phn vn tc dòng chy
D
x
, D
y
: Các h s khu
S
c
: Ngun sinh và ngun mt

P
c
: Các quá trình trong ECO Lab
n ti có th c vit li:
18








(1.26)
, nhóm AD
c
i din cho t i n gây ra bi quá trình bình
ch tán (bao gm các ngun sinh và mt).
Khi tính toán các bin i n c tip theo, m
ECO Lab s c thay th n ti tích phân theo thi gian.
Mp x c s dng trong ECO Lab là xem thành phn bình
 
c
i trong mc thi gian. Vic gii c hai thành
phng ca ECO Lab là tng hp ca t thay
i gây ra do chính các quá trình ni t - khuch tán.




















(1.27)
Thành ph - khuc xp x bng công thc
















(1.28)
t tc thi c
*
c cho bi quá trình truyn ti bin trng thái trong
ECO Lab khi vt chc bo toàn trong sut chu k  s d
Mt li th chính ci
hin và các v phi tuyn t các ngun ECO Lab phc tp, vì vy ECO Lab và
thành ph - khuch tán có th c gii mt cách riêng l.
  i s c s dng trong mô hình ECO Lab là p
pháp Euler, Runge Kutta 4, Runge Kutta 5.
1.3.2 Ôxy hòa tan (DO) và nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD)
a. Ôxy hòa tan (DO)
DO ng ôxy c cn thit cho s hô hp ca các sinh
vng thê, thu c to ra do s hoà
tan t khí quyn hoc do quang hp ca to, N ôxy t c ph
thuc vào nhi, s phân hu hoá cht, s quang hp ca to và v.v Khi nng
 DO thp, các loài sinh vc gim hong hoc b cht. Do vy, DO là mt
ch s quan tr  ô nhic ca các thu vc [2], [12].
19

Quá trình cân bng ôxy c xem xét theo các m phc tp khác nhau
ca cân bng tùy thuc vào mi s dng. Có 4 m khác nhau
mô t cân bng khi DO, trong phm vi nghiên cu ca lu tp trung vào
mc cân bng bc 3. Mc cân bng này gi thit rng s bii ca n ôxy
là tng hp cc - khí quyn (mm
hóa, nhu cu ôxy sinh hóa, quá trình quang hp, quá trình hô hp, nhu cu ôxy trm
tích (ch  c mô t bg trình cân bng sau:




  



 

(1.29)
t
Reaeration (1): i ôxy gic và khí
quyn (g/m
3
n mc C
s
ph
thuc vào nhi  mn.











(1.29a)

Giá tr C
s
c tính thông qua biu thc thc nghim sau:




 



T 
2
(1/s) ph thuc vào t gió W
v
, t dòng chy
 c:

















Y
1
.nitrification (2): m hóa (g/m
3
/ngày), Y
1
: h s b sung cho
t quá trình khác ng ti cân bc s dng
m hóa t amoniac sang nitrite.













(1.29b)
20

BOD decay (3): quá trình phân hy BOD (g/m
3

/ngày). S phân hy các
vt cht h   t nguyên nhân khác làm suy gim ôxy. Quá trình này ph
thuc vào các yu t nhi, n ôxy và n vt cht h












(1.29c)
Photosynthesis (4): quá trình quang hp (g O
2
/m
2
/ngày). Các sn phm
ôxy t quá trình quang hc mô t thông qua mi liên h gia giá tr t
ci vào gii theo thi gian trong ngày.























  








(
(1.29d)









Respiration (5): quá trình hô hp ca sinh vt (g O
2
/m
2
/ngày). S suy gim
n ôxy bi quá trình hô hp ca sinh vt t ng và d ng thông qua biu
thc ph thuc nhi.
















(1.29e)
SOD (sidement oxygen demand) (6): nhu cu ôxy cho phân hy vt cht
h ph thung ôxy và nhi (g/m

3
/ngày). 
rng các vt cht hn thành phn
trm tích có ngun gc t các ngun ô nhim. Giá tr này ch ph thuc vào n
ôxy và nhi.










(1.29f)

b. Nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD)
BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cng oxy
cn thi vi sinh vt oxy hoá các cht hc, khi quá trình
oxy hoá sinh hc xy ra thì các vi sinh vt s dng oxy hoà tan, vì vnh
tng oxy hoà tan cn thit cho quá trình phân hu sinh h
trng ca mt dòng thi vi ngu
21

biu th ng các cht thi hc có th b phân hu bng các vi sinh
vt.
Dng cân bng ca nhu cc mô t bng p
trình:












(1.30)
Gii thích các t ng:
S
T
W
v

H
V
HS_nitr
Y
1

Photosynthes
P
max



t

up
, t
down

respiration
R
1


1

R
2


2

F
1
(H)
k
BOD
K
3


3

DO
 mui (ppt)

Nhi (
0
C)
T gió (m/s)
 c (m)
Vn tc dòng ch sâu (m/s)
N m hóa (mg O
2
/l)
Nhân t b sung cho ôxy
Sn phm quang hp thc t (g O
2
/m
2
/ngày)
Sn phm quang hp ci vào bu
2
/m
2
/ngày)
Thm trong ngày
Thi gian ngày thc t
Thm mt tri mc, mt tri ln
T hô hp thc t ca thc vt và vi khun (g O
2
/m
2
/ngày)
T hô hp ca thc vt  20
o

C (g O
2
/m
2
/ngày)
H s nhi trong quang hp
T hô hp cng vt và vi khun (d ng) (g O
2
/m
2
/ngày)
H s nhi trong hô hp d ng
Hàm hp th ánh sáng
H s hp th ánh sáng (1/m)
N BOD thc t (mg O
2
/l)
Hng s phân rã ca vt cht hi 20
o
C (1/ngày)
H s b sung nhi
N ôxy thc t (mg O
2
/l)
22

HS_BOD
HS_SOD
N ôxy bán bão hòa trong BOD (mg O
2

/l)
N ôxy bán bão hòa trong SOD (mg O
2
/l)
1.3.3 Các hợp phần của Nitơ
a. Hợp phần Amôni (NH
3
-
)
Dng cân bng ca thành ph c th hi
trình sau:



 
  





(1.31)

Ammonium yield from BOD decay (6) là thành phc t
quá trình phân hy các cht hc mô t bng công thc














(1.31a)
Transformation of ammonium to nitrat (7) m hóa chuyn t
ammonium sang du din quá trình này có dng:












(1.31b)
Ammonium uptake by plants (8) là quá trình hp th ammonium bi thc
vt. Công thc biu ding















(1.31c)
Ammonium uptake by bacteria (9)  ng ammoniac hp th bi 
c mô t bng công thc sau:

















(1.31d)
Heterotroph respiration (10) là quá trình hô hp ca sinh vt d ng,
c mô t bng biu thc:











(1.31e)
Gii thích các ký hiu:
23

UN
p

UN
b

HS_NH
3
-
Ammoni hp th bi thc vt (mg N/mg O
2
)

Ammoni hp th bi vi khun (mg N/mg BOD)
N bán bão hòa cc hp th bi vi khun (mg N/l)
b. Hợp phần Nitrite (NO
2
-
)
Dng cân bng ca hp phc mô t b




  
 
(1.32)
Transformation of ammonia to nitrite (11) là quá trình chuy i t
c mô t thông qua biu thc:















(1.32a)
Transformation of nitrite to nitrate (12) là quá trình bii thành phn
c biu din bng công thc toán hc:












(1.32b)
Gii thích ký hiu
NH
3
-
K
4


4

HS_nitr
NO
2

-
K
5

5
N ca ammonia (mg/l)
T ôxy hóa ti 20
o
C (1/ngày)
H s nhi cho quá trình ôxy hóa
N m hóa (mg O
2
/l)
N ca nitrite (mg/l)
T riêng chuyi ca nitrite sang nitrate  20
o
C (1/ngày)
H s nhi chuyi t nitrite sang nitrate
c. Hợp phần Nitrate (NO
3
-
)
Các nhân t ng ti quá trình cân bng khc cho bi





 




(1.33)
24

Transformation of nitrite to nitrate (13) là quá trình chuyi t nitrite
c mô t thông qua biu thc:












(1.33a)
Denitrification (14) là quá trình kh c biu din bng công thc:













(1.33b)
t
K
6
là t kh 

6
là h s nhit n
1.3.4 Hợp phần của Photpho
BOD ch ng photpho. Khi BOD b phân hng photpho này s
c gii i dng ca mu nh s php th ca các
mui photpho trong các sn phm ca t o v chuyi gc
mui có dng




 

 


(1.34)
Phosphorus yield from BOD decay (15)  ng photpho t quá trình
phân hy các vn hu c mô t có dng:

















 



(1.34a)
Phosphorus uptake by plants (16) ng photpho b hp th bi thc vt
c th hin qua công thc:















(1.34b)
Phosphorus uptake by bacteria (17)  ng photpho b hp th bi vi
khun thông qua công thc sau:
















 



(1.34c)
Heterotrophic respiration (18) là quá trình hô hp d  c biu

din qua công thc
25












(1.34d)
Gii thích các ký hiu
UP
p

UP
b

F(N,P)
HS_PO
4
-
ng photpho hp th bi các loi thc vt (mg P/mg O
2
)
ng photpho hp th bi vi khun (mg P/mg BOD)

Gii hng trong quá trình quang hp
N bán bão hòa ca photpho b hp th bi vi khun (mg P/l)