Môi hình đánh giá ô nhiễm hồ chứa

Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Chương 1: GIỚI THIỆU
Hiện nay, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề báo động song hành với sự
phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển. Tại nhiều nơi,
chất lượng nước, đất, không khí suy giảm nhanh chóng vượt qua khả năng tự
làm sạch tự nhiên.
Trong lĩnh vực khoa học quản lý môi trường và kỹ thuật môi trường,
việc quan trắc dự báo diễn biến mọi trường mang tầm quan trọng cho các quyết
định giải quyết vấn đề. Tuy nhiên việc đo đạc, quan trắc môi trường rất tốn kém
kinh phí và công suất con người. Nhằm giảm thiểu khó khăn này, các nhà khoa
học đã và đang tiếp túc phát triển và ứng dụng các mô hình đánh giá chất
lượng, ô nhiễm, quản lý môi trường.
“Môi hình đánh giá ô nhiễm hồ chứa” là một trong những thành công
của Mô hình hóa môi trường. Mô hình này giúp các nhà quản lý tính toán, dự
đoán được mức độ ô nhiễm của hồ ở hiện tại và tương lai.
CBGD:Trần Ngọc Châu 1
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Chương 2: NỘI DUNG
2.1. Giới thiệu về hồ chứa
Hồ được định nghĩa là thủy vực giới hạn bởi bờ, có thể khép kín hoặc
không khép kín. Theo độ sâu hồ được chia thành hai loại: hồ nông và hồ sâu.
 Hồ nông có độ sâu dưới 7 m có điều kiện quang hợp tốt; khả năng
phú dưỡng cao.
 Hồ sâu có độ sâu trên 7 m nơi chế độ phân tầng về nhiệt độ, chất dinh
dưỡng và oxy rõ rệt.
Mô hình hóa chất lượng nước trong hồ (lake) và hồ chứa (reservoir) có sự
khác biệt so với mô hình hóa chất lượng nước sông, cửa sông hoặc bờ biển. Tuy
mục đích sử dụng của nước hồ tương tự nước sông như cung cấp các tiện nghi,
thủy sản và cấp nước, nhưng những đặc điểm môi trường của hồ chứa tạo nên
sự khác biệt rất lớn so với kênh sông nơi có dòng chảy.
Phần lớn mô hình hồ và hồ chứa đều liên quan tới sự phân tầng nhiệt và

phú dưỡng, sự quan tâm về BOD/DO có vị trí quan trọng thứ hai, tảo được quan
tâm nhiều hơn so với vi khuẩn.
CBGD:Trần Ngọc Châu 2
Hình 2.1: Hồ chứa nhu cầu sinh hoạt Hình 2.2: Hồ chứa nhu cầu thủy điện
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
2.2. Ứng dụng mô hình vào quản lý hồ chứa
2.2.1. Mô Hình Toán Học của thủy động lực học và chất lượng nước
trong một hồ chứa nhiệt đới, Đông Bắc Brazil (Braz. J. Aquat. Sci.
Technol., 2008, 12(1):19-30.)
 Tóm tắt

Araujo, M. Costa, M.F.; Aureliano, J.T. & Silva, M.A. năm 2008. Mô hình
toán học của thủy động lực học và chất lượng nước trong một hồ chứa nhiệt
đới, vùng Đông Bắc Brazil. Braz. J. Aquat. Braz. J. Aquat. Sci. Technol.
12(1):19-30. ISSN 1808-7035. Hệ thống sông Pirapama trong bang
Pernambuco, Đông Bắc Brazil, là một trong những nguồn nước lớn cuối cùng
của nguồn cung cấp nước đầy đủ cho khu vực. Hồ chứa được xây dựng để lưu
trữ nước để sử dụng trong sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp. Tuy nhiên,
việc hình thành các hồ chứa sẽ bắt đầu một quá trình vật chất khoáng hữu cơ,
dẫn đến hiện tượng phú dưỡng của vùng biển và sự suy giảm nồng độ oxy hòa
tan, dẫn đến hiện tượng thiếu ôxy gần lòng hồ. Hồ nước cũng bị ảnh hưởng bởi
yếu tố đầu vào thượng nguồn nước thải sinh hoạt, nông nghiệp và nước thải từ
các nhà máy mía đường và chưng cất. Công việc này được áp dụng một cách
tiếp cận một chiều thẳng đứng (CE-Qual-R1) để mô phỏng sự hình thành của
các hồ chứa, phân tích các lựa chọn các hoạt động thay thế khác nhau. Hiện
tượng phú dưỡng, thiếu oxy và nhiệt phân tầng tiềm năng đã được nghiên cứu.
Dữ liệu chất lượng nước thu được trong 17 tháng được sử dụng để điều chỉnh tỷ
lệ mô hình và các thông số. Sau khi mô hình đã được hiệu chuẩn, xác nhận, kịch
bản giả định hoạt động được mô phỏng, có cách tính lượng nước bơm vào hay
xả thải ra. Điều kiện thiếu ôxy mạnh (DO nồng độ nhỏ hơn 1,0 mg.L-1), liên

quan đến hiện tượng phú dưỡng cao (PO4 cao và nồng độ chất diệp lục trong hồ
cao), đã được tìm thấy trong tất cả các kịch bản mô phỏng. Về chất lượng
nướctrong hồ chứa, việc sử dụng các cửa thoát nước ở đáy hồ làm cho chất
lượng nước tốt hơn, vì nó làm cho các vùng nước thiếu ôxy từ các lớp sâu nhất
của hồ chứa thoát ra ngoài dễ dàng..Tuy nhiên, những hoạt động này làm cho
chất lượng nước hạ lưu hồ chứa bị tổn hại.
Từ khóa: hồ chứa năng động, hiện tượng phú dưỡng, lưu vực sông Pirapama,
mô hình CE-Qual-R1.
 Giới thiệu
Do thời gian hạn hán dữ dội và kéo dài dân số của khu vực Recife
Metropolitan đã buộc chịu đựng thời gian thiếu nước nước nghiêm trọng. Lưu
vực sông Pirapama được coi là một trong những nguồn nước lớn cuối cùng có
sẵn trong bang Pernambuco. Chính phủ Nhà nước xác định xây dựng một hồ
chứa đặt tại sông Pirapama để tăng nguồn nước cho nông nghiệp đô thị, dân cư
và công nghiệp. Con đập trên sông Pirapama đã được lên kế hoạch xây dựng có
thể để phù hợp với nhu cầu trong khu vực. Con đập đã được hoạt động từ năm
2011.
CBGD:Trần Ngọc Châu 3
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Do sự phân tầng (nhiệt, hóa học hoặc thủy lực) vùng nước sâu nhất
của hồ chứa tạo điều kiện cho các loài vi khuẩn hoạt động dẫn đến sự thiếu oxy
. Vi khuẩn hoạt động có thể sản xuất các loại khí chẳng hạn như sulphua và khí
mê-tan có thể gây ra sự ăn mòn của cơ cấu đập, đường ống thủy lực và máy
móc thiết bị cung cấp nước. Do đó, nhân viên môi trường cần có biện pháp khắc
phục rủi ro (Heide, 1982). Để giảm những tổn hại đã được xem xét nhiều lần
trong thiết kế và xây dựng hồ chứa (Hernandez et al, 1989; Araujo et al,
1990.Wu và cộng sự, 1996).
Trong bài báo này, mô hình toán học CE-Qual-R1 (USACE / WES,
1986) được sử dụng để suy ra sự thay đổi chất lượng nước trong hồ Pirapama,
nước vào hồ chứa và giai đoạn ổn định. Sự ảnh hưởng của hoạt động khác nhau

cũng được kiểm tra chặt chẽ. Trong phần đầu của nghiên cứu, kết quả mô hình
được so sánh với các dữ liệu chất lượng nước như là một cách để điều chỉnh mô
hình tỷ lệ và các thông số. Sau đó, hai trường hợp giả thuyết được mô phỏng.
Những tình huống này cho phép khám phá loại bỏ chất dư thừa chảy ra hồ
thông qua hai cấu trúc đập khác nhau trên hồ chứa .
 Mô hình chất lượng nước và quản lý hồ chứa
Trong nỗ lực cuối cùng đáng kể, các nhà khoa học đã đóng góp trong
việc phát triển các mô hình toán học để dự đoán trạng thái phú dưỡng của tự
nhiên và nhân tạo trong hồ như các chức năng của đầu vào chất dinh dưỡng
(Jørgensen, 1986; Jørgensen & Bendoricchio, 2001). Các tác phẩm của Chen &
Orlob (1972) và Di Toro et al. (1971) đại diện trong lĩnh vực các mô hình của
hiện tượng phú dưỡng. Sau khi các mô hình chất lượng nước đầu tiên đã được
nghiên cứu , rất nhiều mô hình mới các công cụ mới đã nhanh chóng phát triển
với định hướng chủ yếu là ứng dụng thực tế cho quản lý môi trường. Nyholm
(1978), ví dụ phát triển một mô hình cho sự tăng trưởng thực vật phù du, phốt
pho và nitơ trong hiện tượng phú dưỡng hồ chứa. Mô hình này đã được sử dụng
để mô phỏng một chu kỳ dinh dưỡng 1-năm ở 12 hồ khác nhau tại Đan Mạch,
như là một phần của việc khảo sát chất lượng nước được thực hiện bởi Viện
chất lượng nước, Đan Mạch. Jørgensen et al. (1978) xác nhận một mô hình phú
dưỡng hóa sử dụng dữ liệu từ cả hai hồ Lyngby và Glumso. Mô hình của họ đã
được điều chỉnh trên cơ sở dữ liệu thu được từ các phép đo của hồ Lyngby
trong thời gian 1952-1958. Sau khi xác nhận, mô hình đã được sử dụng để mô
phỏng những thay đổi của hồ Lyngby trong giai đoạn 1959-1975.
Schnoor & OÂ'Connors (1980) cũng sử dụng một mô hình hiện
tượng phú dưỡng để điều tra sự phát triển dinh dưỡng của một hồ chứa thời
gian ngắn bị bỏ hoang tại Trung tâm Texas, Hoa Kỳ (Hồ Lyndon B. Johnson),
và hồ bị bỏ hoang một thời gian dài (Hồ Ontario). Những tác giả áp dụng
phương pháp này như một công cụ quản lý cho giới hạn photpho trong 81 hồ
của viện Khảo sát hiện tượng phú dưỡng quốc gia Hoa Kỳ (NES).
CBGD:Trần Ngọc Châu 4

Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Mô hình CE-Qual-R1 đã được sử dụng để đánh giá dữ liệu thu thập tại
một hồ chứa nhỏ trong tình trạng phú dưỡng ở gần Spring Valley, Wisconsin,
USA (Wlosinski & Collins, 1985). Dữ liệu thu thập hàng tuần hoặc hai tuần
một lần vào năm 1981 và 1982 đã được sử dụng như là một cơ sở cho việc hiệu
chuẩn và xác nhận việc mô phỏng. so sánh hơn 3200 giá trị đo được so với dự
đoán, trong 20 biến số khác nhau, được thực hiện cho từng năm. Kết quả chỉ ra
rằng mô hình có thể dự đoán thời gian biến đổi của chất lượng nước tại hồ
chứa.
Tundisi (1990) xác định và mô tả một số đặc điểm cơ bản của vùng nhiệt
đới và cận nhiệt đới của các hồ chứa nước ở Nam Mỹ rất cần thiết sử dụng mô
hình hóa. Tác giả cho rằng kích thước, khối lượng và quy mô của các hệ sinh
thái nhân tạo lớn rất tiện cho việc thực hiện của một số phương pháp phương
pháp tiếp cận hữu ích bằng các các mô hình, bao gồm cả hải dương học kỹ thuật
và sử dụng chuyên sâu của hình ảnh vệ tinh. Đồng thời, nó được nhấn mạnh
rằng đó là cần thiết để xem xét khả năng phục hồi của sông, chất lượng nước sử
dụng và các yêu cầu chế độ dòng chảy trong khu vực hạ lưu. Trong cùng năm
đó, Araujo et al. (1990) sử dụng mô hình CE-Qual-R1 để phân tích tính hữu
dụng và tính khả thi của cơ cấu thủy lực trong việc cho phép quản lý thủ tục để
kiểm soát chất lượng nước hồ chứa. Một ví dụ là nghiên cứu về tính khả thi của
một ống dẫn phía dưới hồ nhằm cải thiện chất lượng nước Hồ chứa Cachoeira
Porteira, Brazil. Các mô phỏng liên quan đến bốn giả thuyết khác nhau, với việc
xem xét tỷ lệ lưu lượng khác nhau thông qua một cống thoát phía dưới. Các
thay đổi xu hướng chất lượng hồ chứa nước đã được phân tích, nhấn mạnh
cường độ của sự phân tầng, hiện tượng phú dưỡng, và thiếu ôxy do thảm thực
vật tự nhiên bị ngập ún. Kết quả cho thấy, cần xem xét cẩn thận vị trí đặt ống
dẫn từ khâu thiết kế đến lúc vận hành hồ chứa.
 Tư liệu và phương pháp
Lưu vực sông Pirapama, bang Pernambuco, Brazil, diện tích bề mặt 600
km

2
(Hình 2.3). Sông đầu nguồn dài 450m, và các dòng sông chạy dài khoảng
80 km cho đến Đại Tây Dương (Araujo et al, 1999).
CBGD:Trần Ngọc Châu 5
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Hình 2.3: Bang Pernambuco, Brazil với diện tích bề mặt 600 km
2
Khí hậu nhiệt đới, ẩm ướt và ấm áp, và nhiệt độ trung bình là
26 ± 2.8
o
C. Lượng bốc hơi và lượng mưa hàng năm tương ứng là 1,5 m và 1,2
m. Vùng thuỷ văn đặc trưng bởi hai giai đoạn được xác định rõ: một mùa khô
(tháng 9 – tháng 3, lượng mưa hàng tháng khoảng 0.06m và lượng bốc hơi
>0.06m) và mùa mưa (tháng 3 – tháng 9, lượng mưa và bốc hơi tương đối bằng
nhau). Lưu vực tiếp nhận lượng nước lớn từ nông nghiệp và công nghiệp không
được xử lí, hoặc được xử lý một phần. Các vùng thấp được bao quanh bởi rừng
ngập mặn có chất lượng tương đối tốt. Các tính năng chính của hồ chứa
Pirapama được trình bày trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1: Các tính năng chính của hồ chứa Pirapama
Tính năng Giá trị
MLS ( độ cao tính thừ đáy) 23m
Lưu lượng dòng chảy nhánh 10,5 m
3
.s
-1
Diện tích bề mặt ( độ cao 45,7m) 6,610 x 10
3
m
2
Khối lượng tích lũy ( độ cao 45,7m) 60,973 x 10

3
m
2
Cấu trúc bơm nước
Trên cao: 39,1m
Thấp hơn: 28,5m
Cấu trúc đập
Đập tràn: 45,7m; Ống dẫn phía dưới:
26m
CE-Qual-R1 (Quân đoàn kỹ sư, Qual loạt mô hình 1-D cho Hồ chứa) là
một mô hình toán học thực hiện bởi các trạm thí nghiệm Đường thủy, do đoàn
kỹ sư quân đội Hoa Kỳ đảm nhiệm(Wlosinski & Collins 1985; USACE / WES,
1986). Cấu trúc của nó được đặc trưng bởi một cách tiếp cận theo chiều dọc
một chiều áp dụng cho các hồ chứa, khái niệm như một chuỗi các lớp nước có
độ dày phụ thuộc vào dòng chảy (Hình 2.4). Nó có thể được sử dụng để giúp
cải thiện chất lượng nước trong hồ chứa và trong hạ lưu dòng chảy.
CBGD:Trần Ngọc Châu 6
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Hình 2.4: Mô phỏng hình học của một hồ chứa và các cơ chế vận chuyển khối
lượng trong mô hình CE-Qual-R1
Công thức bảo toàn khối lượng trong mô hình CE-Qual-R1 :
Trong đó:
k = chỉ số cho nhánh
V = thể tích lớp (m
3
)
C = nguyên liệu tập trung (g.m
-3
)
Q

vào
= lớp dòng chảy (m
3
.s
-1
)
C
vào
= nguyên liệu cho lớp (g.m
-3
)
Q
ra
= lớp dòng chảy (m
3
.s
1
)
D = hệ số khuếch tán (m
2
.s
-1
)
A = diện tích bề mặt của lớp (m
2
)
DZ = độ dày lớp (m)
F = vật chất nạp (g.s
-1
)

S = vật chất chìm (g.s
-1
)
t = thời gian (s)
z = độ cao lớp (m)
Các tính năng của mô hình cho phép mô tả thời gian xem xét theo chiều
dọc của các biến số khác nhau. Các biến trong nghiên cứu này là nhiệt độ, oxy
hòa tan, một trong những nhóm của tảo (chlorophyll-a), mảnh vụn, hòa tan hữu
cơ, orthophosphate, ammonia (nitrite + nitrat), carbon, động vật phù du, pH,
carbon dioxide và feacal coliforms.
Đại diện vật lý của hồ chứa cũng được thể hiện đầy đủ bằng cách sử
dụng công cụ này. Một chức năng được sử dụng để tính toán hiệu quả các hồ
chứa khu vực Pirapama như là một chức năng về độ cao từ MSL. Một tương
quan hệ số 0,97 đã thu được bằng cách sử dụng sáu mươi điểm vối độ cao khác
nhau trong khu vực nghiên cứu. Đập hồ chứa được thiết kế có kiểm soát cửa xả,
cung cấp nước đường ống dẫn, và một ống dẫn ở phía dưới.
Một loạt dòng chảy hàng tháng trong 64 năm đã được phân tích để có
được một dòng chảy trung bình dài hạn được sử dụng để thiết lập điều kiện
ranh giới thượng lưu cho tất cả các kịch bản mô phỏng (Bảng 2.2). Một chu kì 4
năm và dữ liệu chất lượng nước được thu thập từ 2 trạm lấy mẫu.Các trạm lấy
mẫu PP2-20 thu thập dữ liệu điều kiện biên thượng nguồn (Bảng 3) và trạm
CBGD:Trần Ngọc Châu 7
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
PP2-50, nằm ở các phần sâu hơn gần đập. Dữ liệu trung bình hàng ngày thu
được từ hai trạm khí tượng trong khu vực (IPA / LAMEPE, 2000), tạo điều kiện
và cơ sở dữ liệu để hiệu chỉnh mô hình.
Bảng 2.2: Mô phỏng các kịch bản của hồ chứa Pirapama.
Kịch bản Bơm nước Giới hạn dòng chảy
( độ cao, MSL) ( độ cao, MSL)
Hiệu chuẩn Trên ống dẫn (39,1m) Đập tràn (45,7m)

Dự báo mô phỏng 1 - FS1 Dưới ống dẫn (25,5m) Đập tràn (45,7m)
Dự báo mô phỏng 2 – FS2 Trên ống dẫn (39,1m) Dưới ống dẫn (23m)
Bảng 2.3: Số liệu các biến số: Tối thiểu, tối đa và các giá trị trung bình được
trình bày, với thời gian tương ứng của nó (tháng)
 Chương trình hồ chứa với tất cả các mô phỏng dựa trên các
bước sau:
- Chương trình hồ chứa bắt đầu từ ngày đầu tiên mùa mưa (ngày 01 tháng
3 năm2001);
- Lưu lượng tối thiểu 1,2 m
3
.s
-1
của dòng chảy hạ lưu cùng toàn bộ thời
gian mô phỏng – bao gồm khi hồ chứa đầy;
- Bơm khoảng 1,8 m
3
.s
-1
vào năm 2001 và 2002, bắt đầu từ khi mực nước
đạt độ cao của đập tràn (45.7m);
- Bơm 3,6 m
3
.s
-1
, từ tháng Giêng năm 2003 trở đi.
CBGD:Trần Ngọc Châu 8
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
 Kết quả và thảo luận
Kết quả mô phỏng được phân tích xem xét chất lượng nước hồ chứa biến
thể. Việc lựa chọn các thông số cần thiết nhằm cho phép một số lượng

xác định các cơ chế chính ảnh hưởng đến chất lượng nước hồ chứa.
Kinh nghiệm làm hồ chứa ở các nước nhiệt đới khác, nơi ảnh hưởng của
các tác động nhân tạo đã được nghiên cứu, cho biết sự phổ biến của các quá
trình nào đó mà ảnh hưởng đến nước các cơ chế kiểm soát chất lượng nước hồ
(Baxter et al, 1965. Heide, năm 1982 Lewis Jr, 1987, Hernandez et al, 1989;
Jørgensen & Araujo, 1988; Araujo, năm 1991; Araujo et al. Năm 1990; Tundisi,
năm 1990; Salas & Martino, năm 1991). đặc biệt chú ý các quy trình sau:
- Phân tầng tiềm năng - Nhiệt năng của hồ phân phối dọc theo cột
nước.
- Hiện tượng phú dưỡng tiềm năng - sự tăng cường quá nhiều chất
hữu cơ trong hồ chứa;
- Thiếu ôxy tiềm năng - sự suy giảm oxy hòa tan liên quan đến sự
xuống cấp của chất hữu cơ xâm nhập vào hồ chứa.
 Mô hình điều chỉnh hồ chứa Pirapama (hiệu chuẩn - xác
nhận).
Sự thay đổi về thời gian theo chiều dọc của nhiệt độ T (
o
C), pH, oxy hòa
tan DO (mg.L
-1
), nhu cầu oxy sinh địa hoá - BOD
5
,
20
(mg.L
-1
), và
Orthophosphate - PO4 (mg.L
-1
) được minh họa trong hình 2.5 và 2.6.Những hồ

sơ được trình bày trong năm chuỗi 17 tháng (từ tháng Tám năm 2001 đến tháng
năm 2002) cho thấy sự khác biệt từ các lĩnh vực dữ liệu và đầu ra mô hình cuối
cùng cho điều kiện thực tế (kịch bản hiệu chuẩn-xác nhận).Hai giai đoạn này
đại diện cho khoảng một nửa tổng thời gian mô phỏng.Trong hình 2.5 và 2.6
trục ngang tương ứng với giá trị các biến và trục dọc sang chiều sâu cột nước.
Dữ liệu không được vẽ trong một số những hình ảnh đồ họa vì không đo được /
hoặc phân tích. Hơn nữa, không có thông tin về các loài cố định nitơ, thực vật
phù du và động vật phù du có sẵn.
Hình 2.5 đại diện cho khoảng thời gian hiệu chuẩn (từ Tháng Tám, 2001
đến Tháng Ba, 2002) liên quan đến mùa mưa mùa khô. Một khi mô hình các
thông số và tỷ lệ đã được điều chỉnh và cố định, mô hình xác nhận thực hiện
bởi việc so sánh giữa số kết quả đầu ra và số liệu thứ hai (từ năm 2002 đến
Tháng Mười Hai, năm 2002); cũng liên quan đến mùa mưa và mùa khô.
Phân tích độ nhạy liên quan đến-CE Qual-R1 mô hình hóa các hồ chứa
nhiệt đới đã chỉ ra các thông số có ảnh hưởng nhất trong chất lượng nước hồ
(Araujo et al, 1990; Araujo, 1991). Đó là: tỷ lệ quang hợp của tảo (AMU); tỉ lệ
tương đương giữa vật chất hữu cơ và carbon (BIOC); tỉ lệ tương đương giữa
CBGD:Trần Ngọc Châu 9
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
chất hữu cơ và nitơ (BION); tỉ lệ tương đương giữa vật chất và phốt pho hữu cơ
(BIOP); và tốc độ phân hủy tối đa của chất hữu cơ (DOMK). Mỗi tham số được
chỉ định phạm vi và phân phối thống kê dựa trên giá trị xuất bản văn học
(Bowie et al, 1985;. USACE / WES, 1986; Jørgensen et al, 1991;. Jørgensen &
Bendoricchio, 2001) .
Chiến lược sử dụng để hiệu chuẩn được thực hiện 200 mô phỏng ngẫu
nhiên bằng cách sử dụng phương pháp Monte Carlo. Điều này cho phép các
thông số được thay đổi ngẫu nhiên theo phân phối thống kê được xác định trước
(phân phối bình thường) và mô phỏng cho phép được lặp đi lặp lại để đáp ứng
số liệu thống kê có thể được phân tích.Các thiết lập tốt nhất các giá trị tham số
đã thu được khi giá trị nhỏ nhất của hàm mục tiêu (tính toán sau khi mỗi mô

phỏng Monte Carlo) đã đạt được (Jørgensen & Bendoricchio, 2001).
Trong đó:
N : số lượng biến
X
i
t
: giá trị tính toán thứ i của biến trạng thái
X
i
o
: giá trị đo tương ứng
X
i
m
: giá trị trung bình
Cấu hình thẳng đứng của nhiệt độ chỉ ra rằng hồ chứa Pirapama là một
hồ chứa có khả năng chống chịu yếu - phân tầng. Sự khác biệt giữa nhiệt độ bề
mặt và dưới đáy được quan sát thấy rõ trong mùa khô (tháng Chín đến tháng Ba
trong cả hai năm), mặc dù chúng không đáng kể.
Nồng độ đo và mô phỏng của PO4 trong hình 2.5 và 2.6 cho thấy mức
độ cao làm giàu khoáng sản của vùng nước hồ chứa.Phân phối theo chiều dọc
cho thấy giá trị cao hơn (hơn 0,2 mg.L-1) ở gần phía dưới, có lẽ liên quan đến
PO
4
, hấp thụ các chất rắn lơ lửng, suy thoái chất hữu cơ và các trầm tích, thiếu
ôxy. Các giá trị orthophosphate thấp hơn gần bề mặt hồ quan sát được trong các
lĩnh vực dữ liệu và mô phỏng là một hệ quả của sự đồng hóa tảo.
Gần bề mặt nước và bên trong, các giá trị cao của DO là quan sát được.
Những nồng độ quan trọng được tìm thấy trong trên mặt nước hồ cũng liên
quan đến thực vật phù du sản xuất oxy trong quá trình quang hợp. Oxy hoà tan

(DO) mô tả trong hình 2.5 và 2.6, cùng với sự hoạt động mạnh mẽ của vi khuẩn
diễn ra trong hồ chứa Pirapama. Giá trị cao hơn của sự hoạt động được quan sát
thấy ở phần dưới của cột nước. Nồng độ hữu cơ cao có liên quan đến các điều
kiện thiếu ôxy mạnh (DO thấp hơn 1,0 mg.L
-1
) dưới độ sâu 10 m, được xác
nhận trong các dữ liệu và kết quả mô hình.
CBGD:Trần Ngọc Châu 10
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Bảng 2.4: Mô tả và hiệu chỉnh giá trị trong mô phỏng hồ chứa
Pirapama, Brazil
Biến (đơn vị) Mô tả Khoảng giá trị Giá trị mô phỏng
AMU (day
-1
)
Tỉ lệ quang hợp của
tảo trong khoảng
chứa
0.1 – 11.5 1.7
BIOC (-)
Tỉ lệ tương đương
giữa vật chất hữu cơ
và cacbon
0.4 – 0.6 0.45
BION (-)
Tỉ lệ tương đương
giữa vật chất hữu cơ
và nito
0.0005 – 0.09 0.015
BIOP (-)

Tỉ lệ tương đương
giữa vật chất hữu cơ
và photpho
0.0001 – 0.02 0.0003
BOMK (day
-
)
Tốc độ tối đa phân
hủy chất hữu cơ
0.004 – 0.64 0.08
 Phân tầng tiềm năng
Xu hướng phân tầng nhiệt của hồ chứa được đánh giá từ sự tăng nhiệt độ
theo độ cao (độ cao của nhiệt độ tối đa) và nhiệt độ giải phóng tối đa Gradient
giá trị -MTG (Hình 2.7a và 2.7b). Điều này đã được quan sát cho tất cả các kịch
bản được nghiên cứu. Biên độ nhiệt độ giữa trên cùng của và dưới giới hạn cho
thấy giá trị tối đa <1
0
C.m
-1
đối với hầu hết các mô phỏng.
Quan sát các số liệu theo chiều dọc và sự tiến hóa, độ lớn của sự phân
tầng nhiệt phụ thuộc vào mỗi tình huống được phân tích. khi sử dụng outtake
28,5 m dường như ít thuận lợi và chu kỳ phân tầng dữ dội hơn kịch bản FS1.
Kịch bản FS2 (hình 2.7c) khác nhau từ tình huống: sau khi bắt đầu của quá
trình làm đầy hồ chứa số liệu cột nước là quan sát thấy ở các tháng sau đó. Sự
thay đổi nhiệt độ cần xem xét đến các ống dẫn ở đáy hồ.
 Hiện tượng phú dưỡng tiềm năng
CBGD:Trần Ngọc Châu 11
Báo cáo Mô hình hóa Nhóm 1
Phổ biến quá mức của tảo trong tất cả các kịch bản có thể được quan sát,

đặc biệt là trong mùa mưa (Hình 2.8). Vào những tháng mô phỏng thứ ba và thứ
tư, nồng độ tảo lớn được quan sát thấy ở các khu vực trong phú dưỡng tất cả
các kịch bản. Giai đoạn này được đặc trưng bởi một xu hướng mạnh mẽ của
phân tầng nhiệt.
Lúc này giá trị thời gian của tảo lên đến 17 mg.L
-1
chlorophyll-a (CHL-
a) đã được quan sát cho các lớp bề mặt của hồ chứa để nghiên cứu tất cả các
trường hợp liên quan. Sau thời hạn đó CHL-nồng độ đạt đỉnh độ lớn khác nhau
tùy thuộc vào các hoạt động biến thểcủa tảo. Hiệu chuẩn và dự báo kịch bản
FS1 (trong hình 2.8) điểm ra ba đỉnh thực vật phù du lớn hơn tải trọng hữu cơ
và vô cơ cũng được quan sát (tháng ba đến tháng Sáu năm 2001, tháng ba-tháng
bảy năm 2002; và tháng ba đến tháng Tám, năm 2003). Tuy nhiên, dự báo khác
kịch bản FS2 đã trình bày một hành vi khác nhau liên quan đến hiện tượng phú
dưỡng, việc loại bỏ các vùng ô nhiễm thông qua ống dẫn dưới cùng thúc đẩy
giảm đáng kể CHL.
Trong tất cả các kịch bản, những tháng tối đa xuấ hiện thực vật phù du
thì có liên quan đến sự giảm mực nước (giảm đến 0,20 - 0.30m). Việc này cũng
quan sát tại chỗ ở các hệ thống hồ chứa khác tương tự (ví dụ như Tapacurá hồ
chứa, COMPESA, 2000), Đặc biệt là khi căng thẳng gia tăng tảo WS đăng ký.
Thời gian phú dưỡng của phốt pho tổng được trình bày trong hình 2.9.
Trong tất cả các kịch bản, mức độ phốt pho hòa tan được quan sát thấy ở các
cột nước, phần lớn vượt quá giới hạn cổ điển 100 mg.L-1 được đề xuất bởi
Vollenweider (1968) cho các hồ ôn đới, và giá trị cụ thể là 119 mg.L-1 gần đây
gợi ý cho các hồ chứa nhiệt đới (Salas & Martino, 1991).
Các hình dạng của đường cong có một chu kỳ 12 tháng, nhấn mạnh ảnh hưởng
mạnh mẽ của mùa nhiệt đới điển hình, bất kể lựa chọn hoạt động được coi là.
Hình 2.5.
CBGD:Trần Ngọc Châu 12