một số mô hình toán trong nghiên cứu môi trường

Trường Đại Học Công Nghiệp
TP.HCM
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI: MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN
TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG
Giảng viên hướng dẫn:

Đinh Đại Gái


Nhóm 14:
STT
1
2
3
4
5

HỌ VÀ TÊN
Nguyễn Văn Nam
Nguyễn Quý
Tường
Nguyễn Chí Thành
Hồ Đức Linh
Phạm Hoàng Duy

MSSV
14065011
14077681
14105241
14111151

14022631


Định nghĩa
Mô hình hoá toán học môi trường là: “phương pháp
nghiên cứu và mô tả các quá trình xảy ra trong một hệ
thống môi trường bằng cách sử dụng những quan hệ
toán học được đơn giản hoá, hay các mô hình thu nhỏ”


Rút ngắn thời gian và giảm chi phí đầu tư
Lợi ích
của việc
sử dụng
mô hình
toán trong
thực tế

Thay cho việc huy động hàng trăm nhân công
với hàng nghìn ngày công, đi nhiều nơi, lấy
nhiều mẫu môi trường bằng chương trình toán

Nó được ứng dụng cho kỹ thuật môi trường,
quản lý môi trường, cho giám sát, cho hiện
trạng, cho dự báo môi trường
Nghiên cứu môi trường xã hội và cộng đồng


Hec Ras
Mike

11

Exel

Mô hình toán
SMS
8.1

…….
ENVIM
1.0


Mô hình Hec – Ras (1D) 4.1
Giới thiệu

HEC-RAS của HEC là mô hình tính toán thủy lực do Trung tâm Kỹ
Thuật Thủy Văn – Quân đội Mỹ (The US Army Corps of Engineers
Hydrologic Engineering Center) thiết kế.


.

Trình diễn quá
trình tính toán
thuỷ lực cho
mạng lưới
sông suối
Tính toán mực
nước, lưu

lượng, sự xâm
nhập mặn ở
vùng hải triều

Công
dụng

Mô phỏng
lan truyền ô
nhiễm trong
hệ thống
sông
Tính toán 1 sô
chất lượng
nước như lan
truyền dung
dịch, các chất
hoà tan


Chuẩn bị số liệu cho mô hình Hec Ras 4.1
01

Nhập dự liệu hình học
02

03

04

Nhập dự liệu dòng chảy và điều kiện biên

Chạy mô hình

05

Xem và xuất kết quả ra màn hình


Ví dụ: . Bài toán: Một con sông có độ dài L=89000m, mặt cắt hình chữ
nhật. Ở thượng lưu có đáy rộng B=460 (m), cao trình đáy h=-8.9 (m). Cứ
sau 3560 (m) thì sông mở rộng 92(m). Biết độ dốc đáy sông và hệ số
nhám không đổi là i=1.25E-5 và n=0.02, lưu lượng tại thượng lưu là
Q=2300 (m3/s). Hãy mô phỏng thủy lực và chất lượng nước trên sông.
a)Số liệu các mặt cắt 0m, 1780m, 3560m,5340 m,… tính từ cửa sông

Bước 1: Chuẩn bị
số liệu cho mô
hình Hec-Ras


Bước 2. Nhập dữ liệu địa hình
b) Số liệu biên dưới
• Chọn hệ đơn vị: Vào Options/Unit systerm chọn
2  t
Systerm International
ht = sin  π 
2  6  • Vào File chọn New Project, đặt tên (title) cho
Project Vd1
• Vào Edit/GeoMetric Data, Chọn công cụ River

Reach vẽ tuyến sông và đặt tên cho tuyến sông


• Vào Edit/GeoMetric Data, chọn
công cụ Cross section, Ở cửa sổ
mới chọn Option/Add a new cross
section

Sau khi kết thúc nhập
liệu vào
File/Save Geometry
Data as/ và đặt tên
cho file địa hình


Bước 3: Nhập liệu về điều kiện biên
Vào Edit/Unsteady Flow Data



Bước 4: Chạy mô hình
Vào Run/Unsteady
Flow Analysis


Bước 5: Trích xuất và hiện thị kết quả Q, h tại các mặt cắt
Vào View/Stage and Flow Hydrographs, chọn mặt cắt
(River Sta) để hiện thị kết quả mô phỏng.

vào công cụ “Profile output Table” để trích xuất dữ liệu:

Với chế độ
dòng ổn định
(2300m3/s) trên
toàn bộ nhánh
sông thì độ cao
mực nước giảm
từ thượng lưu
đến hạ lưu.


Mô hình HEC-RAS trong mô phỏng chất lượng lượng nước mặt
I) Số liệu chất lượng nước
Edit -> Water Quality Data

Nhiệt độ
Chất dinh dưỡng
Bảo toàn tùy ý


1) Điều kiện biên (Boundary conditions)


2) Điều kiện ban đầu (Initial conditions)

3) Hệ số khuếch tán (Dispersion Coefficients)

uw
Γ = 0.011m *

yu
u* =

gyS

m là một hệ số; u là tốc độ dòng chảy;
w là độ rộng trung bình của mặt cắt ướt;
y là độ sâu trung bình của mực nước
u* là shear vận tốc


4) Số liệu khí tượng (Meteorology Datasets)


4) Số liệu khí tượng (Meteorology Datasets)

U2 = a + bUzc
Trong đó a, b và c là các hệ số. Sau khi tính được tốc độ gió ở
mực 2m theo công thức trên cần hiệu chỉnh lại theo mức độ ổn
định của khí quyển dựa theo số richarson


Nutrient Parameters


Chạy mô hình (Mô phỏng chất lượng nước)


Hiển thị kết quả
View -> WQ Spatial Plot

Hiển thị kết quả
View -> WQ Time Series