Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 THUỶ VĂN MƠI TRƯỜNGNgơ Lê Anannl@wru.vn1TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢIBộ môn Thuỷ văn – Biến đổi khí hậu Trang 2 Tài liệu tham khảo• Giáo trình “Thuỷ văn cơng trình” – ĐHTL – 2012• Sác
9/28/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Bộ môn Thuỷ văn – Biến đổi khí hậu THUỶ VĂN MƠI TRƯỜNG Chương Giới thiệu chung Ngô Lê An annl@wru.vn 1 9/28/2021 Tài liệu tham khảo • Giáo trình “Thuỷ văn cơng trình” – ĐHTL – 2012 • Sách “Thuỷ văn ứng dụng” – “Applied Hydrology” Tất sách có thư viện ĐHTL http://lib.tlu.edu.vn • Giáo trình dịch “Thuỷ văn mơi trường” - “Environmental Hydrology” • Bài giảng giáo viên 2 9/28/2021 Mục tiêu mơn học • Sau kết thúc mơn học, sinh viên nắm vững kiến thức thuỷ văn mơi trường: • hình thành vận động q trình dịng chảy; • q trình xói mịn lưu vực vận chủn bùn cát sơng; • q trình vận chủn biến đổi thông số chất lượng nước sông; • tác động người đến chu trình thủy văn 3 9/28/2021 Đánh giá • Điểm đánh giá = 30% điểm trình + 70% điểm thi • Điểm trình = Đi học đầy đủ + Bài tập • Hình thức thi: Trắc nghiệm 60p 4 9/28/2021 Chương GIỚI THIỆU CHUNG (1 tiết) • 1.1 Khái niệm thủy văn thủy văn mơi trường • 1.2 Nhiệm vụ nội dung mơn học thủy văn mơi trường • 1.3 Vịng tuần hoàn nước Chương MƯA (5 tiết) Chương TỔN THẤT (6 tiết) Chương DÒNG CHẢY LƯU VỰC (6 tiết) Chương XÓI MÒN LƯU VỰC (9 tiết) Chương VẬN CHUYỂN VÀ CHU TRÌNH BIẾN ĐỔI CỦA THÔNG SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG SÔNG (12 tiết) Chương TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI ĐẾN CHU TRÌNH THỦY VĂN (6 tiết) (Tiểu luận) 5 9/28/2021 Nước - Thực tế số 6 9/28/2021 Vai trị nước - Là yếu tớ định đến tồn phát triển môi trường sống - Là nguồn tài nguyên hữu hạn 7 9/28/2021 Nước cho sống người 8 9/28/2021 Nước cho thức ăn 9 9/28/2021 Nước cho lượng 10 10 9/28/2021 6.4 Chu trình biến đởi nitrơ sơng • 6.4.1 Khái niệm và các quá trình 6.4.1.1 Khái niệm • Nitơ cần thiết cho mọi sinh vật vì nó là một thành phần của protein Tuy nhiên, nồng độ NO3-N, NO2-N nước cao quá mức có thể ảnh hưởng đến sức khỏe người thủy sinh • Nitơ có mặt hệ sinh thái nước ngọt ở dạng chính: • Nitrơ vô dạng hòa tan: NH4-N, NO3-N, NO2-N • Nitrơ hữu dạng hòa tan: vd amino acids • Nitrơ hữu dạng mảnh 33 32 9/28/2021 6.4 Chu trình biến đổi nitơ sông 6.4.1.2 Các quá trình • Quá trình khoáng hóa: OM -> NH4-N • Quá trình nitrơ hóa: NH4-N -> NO2-N, NO3-N • Quá trình hấp thu NH4-N bởi hay vi khuẩn • Quá trình khử nitrơ 34 33 9/28/2021 6.4 Chu trình biến đởi nitrơ sơng • 6.4.2 Các ng̀n phát thải • Từ bề mặt lưu vực, thực vật quá trình phân hủy • N2 khơng khí • Các hoạt đợng sản x́t nơng nghiệp • Các hoạt động sản xuất công nghiệp 35 34 9/28/2021 6.4 Chu trình biến đởi nitrơ sơng • 6.4.3 Phương trình mô phỏng 𝑑𝑁𝐻4 − 𝑁 = AmmoniaReleaseFromBOD − Nitrification − PlantUptake − bacteriaUptake 𝑑𝑡 𝑑𝑁𝑂3 − 𝑁 = Nitrification − Denitrification 𝑑𝑡 AmmoniaReleaseFromBOD = KBODreleaseRatio x BOD Nitrification =KN_20 x 𝜃 𝑇−20 × 𝐻𝑆 𝐷𝑂 𝐷𝑂+𝐷𝑂 x NH4-N 𝑁𝐻4−𝑁 PlantUptake =KAmoniaPlantUptake x (P-R) x 𝐻𝑆+𝑁𝐻4−𝑁 bacteriaUptake=KAmoniaBacterialUptake x BOD x 𝑁𝐻4 − 𝑁 𝐻𝑆𝑁𝐻4−𝑁 + 𝑁𝐻4 − 𝑁 Denitrification = KDenitrification x 𝜃 𝑇−20 x NO3-N 36 35 9/28/2021 6.5 Chu trình biến đởi phớt sơng • 6.5.1 Khái niệm và các quá trình 6.5.1.1 Khái niệm • Phớt là một những nguyên tố quan trọng cần thiết cho phát triển của thực vật và động vật sẵn có của phốt là yếu tố quan trọng kiểm soát quá trình quang hợp • Các vấn đề tiêu hóa có thể xảy người động vật lượng phớt phát quá cao • Phốtpho có mặt hệ sinh thái nước ngọt ở dạng chính: • • • • Phớtpho vơ dạng hòa tan: PO4-P Phốtpho vô dạng mảnh Phốtpho hữu dạng hòa tan Phốtpho hữu dạng mảnh 37 36 9/28/2021 6.5 Chu trình biến đổi phốt sơng 6.5.1.2 Các quá trình • Quá trình khoáng hóa • Quá trình giải phóng PO4-P của IPP • Quá trình hình thành IPP từ PO4-P • Quá trình hấp thụ PO4-N bởi thực vật • Quá trình bời lắng/tái lơ lửng của PP 38 37 9/28/2021 6.5 Chu trình biến đổi phốt sông 6.5.2 Các nguồn phát thải • Từ bề mặt lưu vực, thực vật quá trình phân hủy • Các hoạt đợng sản x́t nơng nghiệp • Các hoạt đợng sản x́t cơng nghiệp 39 38 9/28/2021 6.5 Chu trình biến đổi phốt sông 6.5.3 Phương trình mô phỏng 𝑑𝑂𝑃 = PPdecay − PPformation + OPreleaseFromBOD − OPplantUptake 𝑑𝑡 𝑑𝑃𝑃 = − PPdecay + PPformation − PPsedimentation + PPresuspension 𝑑𝑡 PPdecay=KPPdecay x 𝜃 𝑇−20 x PP PPformation=KPPformation x 𝜃 𝑇−20 x OP PPsedimentation = Pdeposition/depth*PP UUPcri 40 39 9/28/2021 6.6 Chu trình biến đổi oxy sông 6.6.1 Khái niệm và các quá trình 6.6.1.1 Khái niệm • Ơxy hòa tan (DO) là thước đo lượng ôxy hòa tan nước lượng ôxy có sẵn cho các sinh vật sớng dưới nước • Lượng oxy hòa tan suối hoặc hồ có thể cho biết rất nhiều điều về chất lượng nước 41 40 9/28/2021 6.6 Chu trình biến đổi oxy sông 6.6.1 Khái niệm và các quá trình 6.6.1.2 Các quá trình • Hòa tan oxy từ không khí • Quá trình quang hợp • Quá trình hơ hấp • Quá trình phân hủy sinh học chất hữu • Quá trình phân hủy sinh học chất hữu bùn cát đáy song • Quá trình nitơrát hóa 42 41 9/28/2021 6.6 Chu trình biến đổi oxy sông 6.6.2 Phương trình mơ phỏng • 𝑑𝑂𝑃 𝑑𝑡 = reaera + phtsyn − respT − BodDecay − SOD − OxygenConsumptionFromNitrification reaera=Kreare x 𝜃 𝑇−20 x (Csair-DO) phtsyn=𝑝𝑚𝑎𝑥 × 𝑠𝑢𝑛𝑖𝑛𝑝/𝑑𝑒𝑝𝑡ℎ respT =Kresp x 𝜃 𝑇−20 × 𝐻𝑆 𝐷𝑂 𝐷𝑂+𝐷𝑂 × 𝑑𝑒𝑝𝑡ℎ BODDecay =Kdecay x 𝜃 𝑇−20 × 𝐵𝑂𝐷 × 𝐻𝑆 SOD = KSOD x 𝜃 𝑇−20 × 𝐻𝑆 𝐷𝑂2 𝐷𝑂+𝐷𝑂 𝐷𝑂2 𝐷𝑂+𝐷𝑂 × 𝑑𝑒𝑝𝑡ℎ OxygenConsumptionFromNitrification = Oxygendemand x Nitrification 43 42 9/28/2021 6.6 Chu trình biến đổi oxy sơng • Tính DO bão hòa và reaeration rate 44 43 9/28/2021 6.7 Mô phỏng chất lượng nước sông Industry Agriculture Domestic households 45 44 9/28/2021 6.7 Mô phỏng chất lượng nước sông Các bước tiến hành: • Thiết lập sơ đồ hệ thống • Mô phỏng quá trình thủy đợng lực sơng • Mơ phỏng quá trình biến đổi vật lý sinh hóa của các chất • Sớ liệu đầu vào: Chuỗi giá trị biến đổi theo thời gian của các biến chất lượng nước cần được mô phỏng (vd: T, DO, BOD, NH4-N, NO3-N) tại các biên • Giá trị của các thơng sớ mơ hình (vd: D, KBODdecay, Kresp) • Giá trị ban đầu của của các biến chất lượng nước • Hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình 46 45 9/28/2021 Câu hỏi cuối chương Các chất ô nhiễm sông tham gia những chuyển động nào? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến chuyển động các chất ô nhiễm? Nhiệt độ nước có ý nghĩa thế nào đối với chất lượng nước? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến nhiệt độ nước sông? Chất hữu nước tồn những dạng nào Nguồn phát thải và các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi chất hữu nước sông là gì? Nitơ tồn những dạng nào Nguồn phát thải và các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi nitơ nước sông là gì? Phốt tồn những dạng nào Nguồn phát thải và các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi phốt nước sông là gì? Sự biến đổi vật lý sinh hóa oxy nước sơng gờm có những quá trình nào và phụ thuộc vào những yếu tố nào? Trình bày các bước mô phỏng chất lượng nước sông? 47 46