MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG
21.3. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH LANDTRU MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN ðỘC CHẤT TRONG NƯỚC KÊNH PHÈN
21.3.1 Cơ sở tính toán
Thụng thường nồng ủộ pH của nước ủược sử dụng ủể ủỏnh giỏ tỡnh trạng chua phốn của nước. Nhiều nghiờn cứu về ủất ủai và tớnh chất húa học
của nước trong kờnh ủó chỉ ra rằng, trong nước chua phốn một quan hệ tồn tại giữa nồng ủộ pH và cỏc chất húa học khỏc như nhụm, sắt hai, sulphate...
ủược biểu diễn bằng ủịnh luật trao ủổi lượng ủối với một cõn bằng nhất ủịnh (vớ dụ jurbanite hay gibbsite).
Hỡnh 21.1: Sơ ủồ quỏ trỡnh hỡnh thành axit trong ủất phốn tại ðồng Tháp Mười
ðối với vùng ðồng Tháp Mười có thể cân bằng thông qua sự phân ly của hợp chất Jurbanite:
AlOHSO4 (AlOH)2+ + SO42−(21.34)
Theo luật tỏc ủộng khối lượng (The law of mass action): tốc ủộ phản ứng xảy ra tỷ lệ với nồng ủộ phõn tử của chất tham gia phản ứng. Cõn bằng Jurbanite cho luật tớch cỏc nồng ủộ bằng hằng số: ta cho ký hiệu Al là nồng ủộ
Đồng ruộng – hòa tan pha loãng
N−íc m−a M−a
Kênh
Rửa trôi
Xâm nhập Oxygen Sự vận chuyển các muối tan lên bề mặt nhờ lực mao dẫn Rồibốc hơi
Al3+ + SO42- + H2O = AlOHSO4(s) + H+
H4SiO4 = SiO2 (amorph- dạng vô định hình) Al2Si2O5(OH)4(s)+6H2O=2Al3++2H4SiO4+H2O Me-Al-Silicate + H+ = H4SiO4 + Me+ + Alsilicate (s)
(Me = 1/2Ca2+, 1/2 Mg2+, Na+, K+)
Nước ngầm
FeS2 + 5/2H2O +15/4O2+ 1/3K+ = 1/3KFe3(SO4)2(OH)6 + 4/3SO42- + 3H+ Fe2+ + 5/2H2O + 1/4O2 = Fe(OH)3 + 2H+
FeS2 + 7/2O2 + H2O = Fe2++ 2SO42- + 2H+
nhụm; su là nồng ủộ sulphat; H là nồng ủộ hydrogen; OH là nồng ủộ OH. Do cân bằng từ (21.34) ta có:
Al.OH.Su = Constant (21.35)
Trong môi trường nước ta có: H.OH = Constant(21.36)
Hình 21.2: Dạng cân bằng hóa học nước chua phèn ở ðồng Tháp Mười Lấy ủạo hàm của (21.35) và (21.36) (ủạo hàm của một tớch số) ta cú:
0 .
. .
. .
. + + Su=
dt OH d Al dtOH
Su d Al dt Al
Su d
OH (21.37)
từ (21.36)
=> . + . H =0 dt OH d dtOH
H d => H
dt OH d dtOH
H. d =− . (21.38)
Thay (21.38) vào (21.37) sẽ ủược:
. .d . .d . .OH d. 0
OH Su Al Al OH Su Al Su H
dt + dt − H dt = (21.39)
Hoặc thay OH ta sẽ ủược:
. .d . . d . .d 0
H Su Al H Al Su Al Su H
dt + dt − dt = (21.40)
Hoặc từ (21.35) và (21.36) lấy lg sẽ ủược:
logAl + log(OH) + logSu = C1 (21.41) logH + log(OH) = C2(21.42)
Từ (21.41) và (21.42) khử log(OH) sẽ ủược: logAl - logH + logSu + C2 = C1
Hay -logH = C1 - C2 - logAl - logSu (21.43) KÝ hiệu: pH = -logH; pAl = -logAl; pSu = -logSu; d = C1 - C2 Sẽ ủược:pH = pSu + pAl + d (21.44)
Ở ủõy C1, C2 là một hằng số cho trước và cỏc nồng ủộ ion nhụm, sulphate và hydrogen tại một ủiểm (x, y, z, t) nào ủó ủược ký hiệu tương ứng là Al, Su, H.
a.1 Hệ phương trình mô hình 3 chiều
Theo luật bảo toàn núi chung (khối lượng, ủộng lượng...) thỡ sự biến ủổi theo thời gian một ủại lượng (chẳng hạn nồng ủộ) trong một thể tớch bằng tổng lượng vào thể tớch, trừ ủi lượng ra khỏi thể tớch, cộng với lượng sản sinh ngay trong thể tớch trừ ủi lượng chuyển húa thành ủại lượng khỏc ngay trong thể tớch ủú:
Áp dụng luật bảo toàn này cho nồng ủộ một chất bất kỳ trong bài toỏn của ta (nhôm, sulphat, hydrogen), sẽ có:
( )
q s
i
i s i s r i i i
dC qC Q C q Q Q C P D
dt = + − + + + − (21.45)
Trong ủú: Ci là nồng ủộ Al, Su & H (i=1,2,3 tương ứng).
Pi là nồng ủộ tổng cộng của Al, Su, H bị mất ủi hoặc ủược thờm do quỏ trỡnh tự lắng ủọng hoặc tỏi hũa tan từ ủỏy.
Di là tổng Al, Su, H (tương ứng i = 1, 2, 3) mất ủi do lắng ủọng của phự sa xuống ủỏy.
Với Pi nếu mất thỡ cú dấu õm (-), ủược thờm thỡ mang dấu cộng (+).
q: là lưu lượng thờm (hoặc lấy ủi) như xả hoặc bơm tưới;
Qr là lưu lượng mưa mà ta giả thiết là không có (Al, Su, H) trong mưa hoặc quỏ nhỏ ủược bỏ qua.
Qs là lưu lượng trao ủổi giữa sụng và ruộng. Ciq và Cis là nồng ủộ tương ứng trong q và Qs; nếu q và Qs là nước lấy từ sông thì Ciq = Ci và Cis = Ci.
Trong môi trường nước, cân bằng Jurbanite và nước có thể viết dưới dạng phân ly sau:
(Jurbanite) => AlOHSO4 ⇔Al3+ + SO42- + OH- (nước) => H+ + OH- ⇔H2O
Cộng hai vế: AlOHSO4 + H+ ⇔Al3+ + SO42- + H2O Từ phương trỡnh này ủể cõn bằng phải cú:
P1 = P2 = P; P1 + P3 = 0 (21.46)
Dost và Breeman giả thiết Di = L .Ci ; L là hằng số tức Di
tỷ lệ với nồng ủộ. Hoặc ủể tiện biến ủổi ta ủặt L = 0,5L, khi ủú:
Di =0,5L.Ci (21.47)
Với các lý giải như vậy có thể viết lại (21.40) và (21.41) ở dạng:
0
3 2
1 + − =
dt cdC dt bdC dt
adC (21.48)
i i
i
i C P LC
dt
dC =−δ +φ − −0,5 (21.49)
Với i = 1,2
Trong ủó ủó dựng ký hiệu:
a = C3 x C2;b = C3 x C1; c = C1 x C2 (21.50)
r
s Q
Q
q+ +
δ = ;φi =qCiq +QsCis (21.51) ðặt r = a + b +c;
r c r
b r
a = =
= β τ
α ; ; (21.52)
Khi ủó cú thể biến ủổi phương trỡnh (21.49) về dạng:
i i
i C F
dt
dC =−δ + ; i = 1,2 (21.53)
Trong ủú:
τL τ β δ
δ1 = ( + )+ ;δ2 =δ(α +τ)+τL
2 3 1 3
2
1 =βδC −τδC +(τ +β)φ +τφ −βφ F
1 3 2 3
1
2 =αδC −τδC +(τ +α)φ +τφ −αφ F
Dùng dC1
dt và dC2
dt từ phương trỡnh (21.53) thay vào (21.48) sẽ ủược:
2 2 1 2
1
3 aF bF aC b C
dt
cdC = + −δ − δ (21.54)
Một khi ủó tớnh ủược C1 và C2 thỡ dựng (21.44) ủể tớnh pH, nghĩa là:
pH = d + pC1 + pC2
Mặt khác vì pH = -logC3 hay C3 = 10-pH chúng ta có thể giải phương trỡnh (21.54) tỡm ủược C3, sau ủó tỡm ủược pH. Tuy nhiờn, thủ tục này phức tạp và cần nhiều thời gian tính toán hơn. Cần chú ý rằng d là một thông số mô hỡnh cần ủược tớnh toỏn. ðối với vựng ðồng Thỏp Mười, theo Trung tõm Chất Lượng nước và Môi trường, Phân Viện Khảo sát Quy hoạch Thủy lợi
Nam Bộ, thì giá trị d = -2,8. Bởi vì hằng số cân bằng là một hàm số của một số yếu tố (vớ dụ mặn), trị số d phải ủược ủiều chỉnh theo số liệu thực ủo.
Phương trình (21.53) và (21.54) là tổng quát cho trường hợp 3 chiều;
các bài toán trong kênh sông thường 1 chiều, vì thế sẽ thu nhận các phương trình trên cho trường hợp 1 chiều.
a.2 Phương trình cơ bản cho trường hợp một chiều
ðể có phương trình cho trường hợp 1 chiều ta lấy tích phân hệ phương trình 3 chiều trên mặt cắt ngang có diện tích A vuông góc với chiều dòng chảy:
Phương trỡnh (21.53) viết dưới dạng cỏc ủạo hàm riờng theo ba tọa ủộ x, y, z:
m z nC
w Ci y v Ci x u Ci t Ci
i +
−
∂ = + ∂
∂ + ∂
∂ + ∂
∂
∂ (21.55)
Trong ủú: i = 1 tương ứng với Al; i = 2 tương ứng với Su và i = 3 tương ứng với H, còn n vàm là các hàm số của Ci
u, v, w là thành phần vận tốc dòng chảy theo hướng x, y, z.
Ta xem dũng chảy cũng như nồng ủộ cú hướng phõn bố chủ ủạo theo trục dũng chảy nờn cú thể xỏc ủịnh cỏc ủại lượng trung bỡnh trờn toàn mặt cắt ngang A như sau (ủại lượng trung bỡnh cú ký hiệu - trờn ủầu):
U = U+ u’;v = v’; w = w’; ci = Ci + ci’; n = n + n’;m = m + m’ (21.56) Trong ủó cỏc ủặc trưng trung bỡnh cú ủịnh nghĩa:
∫
=
A
A udA
U 1
;
∫
=
A i
i C dA
C A1 ;
∫
=
A
A mdA
m 1 ;
∫
=
A
A ndA
n 1 ;
(21.57)
U: Lưu tốc tức thời dọc dũng chảy; nồng ủộ C,m và n tương ứng ủược lấy bỡnh quõn mặt cắt.
Theo ủịnh nghĩa này:
1 1 1 ' 1 1
' ' i ' ' 0
A A A A A
v dA w dA C dA m dA n dA
A∫ = A∫ = A∫ = A∫ = A∫ =
Thay (21.56) vào (21.55) và lấy tích phân trên mặt cắt ngang A dùng (21.57) sẽ ủược:
1 1 1
( ) ( ) ' ' i
A
AC AU C u c dA n C m
A t∂ + A x∂ + A = − + +à
∂ ∂ ∫ (21.58)
Trong ủú:
∫ −
=
A
i m nc dA
A ( ' ' ')
à 1 trong cụng thức (21.58) ủó bỏ chỉ số i
Số hạng thứ ba phía trái trong (21.58) thường gọi là số hạng phân tán dọc (longitudinal dispersion). ðối với dũng ổn ủịnh và ủú u, thành phần tải chất liờn quan ủến tớch u’ và c’ cú thể biểu diễn tương tự như khuyếch tỏn 1 chiều (Dent, 1986). Dựa trờn cơ sở này, hệ số phõn tỏn E ủược mụ tả trong thành phần biến thiờn nồng ủộ theo dũng chảy như sau:
∫ =− ∂∂
A
i
i x
AE C dA
c
u' ' (21.59)
E ủược gọi là hệ số phõn tỏn (dispersion coeff.). Dấu õm trong (21.59) chỉ rằng vật chất chuyển theo hướng giảm nồng ủộ.
Với (21.59) công thức (21.58) trở thành:
( ) ( )
i i
i i i
AC C
AU C AE nAC Am A
t x x x à
∂ ∂ ∂ ∂
+ = − + +
∂ ∂ ∂ ∂ (21.60)
Dựng phương trỡnh liờn tục trong phương trỡnh Saint Venant ủối với dòng chảy một chiều ta có:
( ) s r
A AU q Q Q
t x
∂ ∂
+ = + +
∂ ∂ (21.61)
Khi ủú phỏt triển thành phần khuếch tỏn, phương trỡnh (21.60) trở thành:
i i i i i
i C
x E C t EA C x U A
t
C − +Γ
∂
= ∂
∂
∂
∂
− ∂
∂ +
∂ 2 φ
2
1 ) (
Hoặc i i i iCi i
x E C t U C
t
C − +Γ
∂
= ∂
∂ + ∂
∂ +
∂ ε 2 φ
2
) 1
( (21.62)
Víi: EA
U x
A ∂
− ∂
= 1 ε
Chú ý rằng trong φi và Γi vẫn có Ci, vì thị (21.62) là phương trình phi tuyến; ta cú thể tuyến tớnh húa bằng cỏch coi Ci trong φi và Γi ủó biết ở lớp thời gian trước và khi ủú φi >0; ε ủược xem như tham số dựng trong hiệu chỉnh mô hình.
Phương trỡnh (21.62) là phương trỡnh 1 chiều dựng cho nồng ủộ Al (i=1); Su (i=2); H (i=3). ðối với H khi ủó biết Al và Su, ta cú thể dựng cụng thức (21.44) ủể tớnh.
a.3 Xỏc ủịnh nồng ủộ chất trong ụ ruộng
Một chất hũa tan giả thiết ủược ủẩy từ tầng khụng bóo hũa xuống tầng nước ngầm ngay khi bề mặt ruộng chứa ủầy nước về như khi cú hồ chứa phương trỡnh cõn bằng trở nờn ủơn giản. Gọi V là tổng lượng nước trong ruộng, C là nồng ủộ chất, Cs là nồng ủộ chất trong trao ủổi giữa kờnh và ruộng với lưu lượng Qs. Ta giả thiết rằng cỏc chất ủược hũa tan ủú u trong ô như sau:
Cân bằng thể tích: Qs Qr Qe t
V = + +
∂
∂ (21.63)
Cân bằng khối lượng: VC s s ( g)
Q C F C
t
∂ = +
∂ (21.64)
Trong ủú: Qr là lượng dũng chảy từ mưa; Qe là lượng nước mất do bốc hơi; Qs là lượng trao ủổi giữa sụng và ụ ruộng; F(Cg) chỉ phần vật chất từ tầng ủất phúa dưới (nước ngầm) cú nồng ủộ Cg hoặc vật chất sản sinh từ các nguồn khác nhau:
Thực chất, rất khú xỏc ủịnh Cg; Một trong cỏc cụng thức thử nghiệm là:
)) ( exp(
)
(C C0 a0 t t0
F C
j j g
g = =∑ − − (21.65)
Trong ủú C0i là nồng ủộ ban ủầu tại ủiểm j trờn mặt ruộng vào thời ủiểm ủầu mựa mưa; ao là hằng số thực nghiệm. Phương trỡnh (31) viết dưới dạng sai phân:
VC = V’(C’+α1Cg)+QsCs.∆t (21.66)
Trong ủú α1 là hằng số ủặc trưng cho quỏ trỡnh hũa tan trong ∆t; V’, C’ là thể tớch nước và nồng ủộ trong ụ ruộng tại lớp thời gian trước; Cs là nồng ủộ trong kờnh nếu nước chảy vào kờnh và bằng C’ nếu nước chảy từ ủồng ra kờnh. Do ủú, nếu ủặc trưng dũng chảy ủó biết thỡ nồng ủộ C trong ruộng ủược tớnh từ phương trỡnh (21.66)
a.4 Phương pháp số cho bài toán 1 chiều
ðể ủơn giản, quy ước dấu ngang trờn chỉ thị nồng ủộ trung bỡnh trong trường hợp 1 chiều ủược bỏ qua. ðạo hàm toàn phần trong trường hợp này
là: U x
t dt
d
∂ + ∂
∂ +
= ∂ (1 ε)
Khi ủó phương trỡnh (21.62) viết lại cho i=1, i=2, i=3 là:
1 1 2 1
1 2
1 −Φ +Γ
∂
= ∂ C
x E C dt
dC (21.67)1
2 2 2 2
2 2
2 −Φ +Γ
∂
= ∂ C
x E C dt
dC (21.67)2
3 3 2 3
3 2
3 −Φ +Γ
∂
= ∂ C
x E C dt
dC (21.67)3
Sử dụng ký hiệu: N = C2-C1; S= C2+C3; f1= Φ2 −Φ1 ; f2 = Φ2 +Φ3; θ1 =Γ2 −Γ1; θ2 =Γ2 −Γ3
Từ (21.67)1 và (21.67)2 ta có:
1 2 1
2
f x N
E N dt
dN − +
∂
= ∂ θ (21.68)
Từ (21.67)2 và (21.67)3 ta có:
2 2 2
2
f x S
E S dt
dS − +
∂
= ∂ θ (21.69)
Phương trỡnh (21.68) và (21.69) ủiều cú chung một dạng tổng quỏt:
2 2 1
2
K f x K
E f dt
df − +
∂
= ∂ (21.70)
Nếu trong một bước thời gian∆t ta xem K1, K2 là giỏ trị ủó biết ở lớp thời gian trước thì có thể giải (21.70) bằng phương pháp phân rã (Fractioned Step Method) như sau:
2
1f K
dt K
df =− + (21.71)
Dọc theo ủường ủặc trưng =U(1+ε) dt
dx nghiệm của (21.71) sẽ là
1 2 1
1 2
0 )exp( )
( K
t K K K
f K
f = − − + (21.72)
Trong ủó fo là giỏ trị của f tại giao ủiểm của chõn ủường ủặc trưng với lớp thời gian trước, chú ý rằng vì L>0 nên K1 ≠0.
Bước tiếp theo là giải phương trình phân tán:
2 2
x E h t h
∂
= ∂
∂
∂ (3.73)
Bằng phương pháp sai phân hữu hạn, nghiệm của (21.73) cũng là nghiệm của (21.71) trong cùng bước thời gian.
Sự tương tỏc khối lượng lỳc này ủược xỏc ủịnh theo dạng phương trình (21.54):
Al.Su + δ = τ1.H (21.74)
Sử dụng phương trỡnh (21.59) ủối với i = 3, phương trỡnh (21.74) trở thành
Su2 + (τ1 - N)Su - τ1.S + δ = 0 (21.75)
Nếu ( δ= 0, phương trỡnh (21.75) là một phương trỡnh ủại số bậc 2 cú thể tỡm ủược lời giải của Su và sau ủú, từ phương trỡnh (21.59), Al và H hay pH cú thể tớnh toỏn ủược.
ðể tớnh toỏn nồng ủộ phốn phải cú trường vận tốc trờn mạng kờnh sông nhờ mô hình thủy lực mà về cơ bản là giải hệ phương trình Saint- Venant bằng phương phỏp số. Cỏc số liệu ủầu vào cho bài toỏn thủy lực là số liệu ủịa hỡnh mặt cắt ngang sụng, kờnh, diện tớch cỏc ụ ruộng, kớch thước cầu cống, mực nước hoặc lưu lượng tại các biên của mực tính toán, các yêu cầu sử dụng nước (bơm, tưới..), các số liệu về khí tượng thủy văn như mưa, bốc hơi, giú. Trạng thỏi xuất phỏt về mực nước H, lưu lượng Q (ủiều kiện ủầu) trờn mạng kờnh sụng (cú thể cho một cỏch gần ủỳng). Kết quả tớnh toán của mô hình thủy lực là mực nước H, lưu lượng Q và vận tốc U trên toàn mạng kờnh sụng. Số liệu vận tốc ủược sử dụng trong mụ hỡnh LANDTRU ủể tớnh nồng ủộ nhụm Al3+, nồng ủộ Sunphat SO42- và từ ủó tớnh ủược pH trờn toàn mạng. ðầu vào cho mụ hỡnh LANDTRU như vậy sẽ là trường vận tốc từ mụ hỡnh thủy lực, nồng ủộ nhụm, sulphat ban ủầu trờn mạng và nồng ủộ theo thời gian tại cỏc biờn của miền tớnh toỏn.
Thứ tự tính toán sẽ như sau:
+ Nhập ủiều kiện ủịa hỡnh, ủiều kiện biờn H, Q, nhụm, sulphat tại cỏc biên
+ Nhập ủiều kiện ban ủầu H, Q và nồng ủộ nhụm, sulphat + Trong một bước thời gian ∆t:
- Chạy mụ hỡnh hỡnh thủy lực ủể tớnh H, Q và trường vận tốc - Chạy mụ hỡnh LANDTRU ủể tớnh nồng ủộ nhụm, sulphat và pH Quỏ trỡnh này ủược lặp lại với bước thời gian khỏc khi dựng cỏc giỏ trị mới tớnh làm ủiều kiện ủầu
+ Kết thúc tính toán, in kết quả và xử lý kết quả.
b. Trường hợp ứng dụng b1. Ứng dụng chung
Khu thí nghiệm Tân Thạnh nằm trong vùng ðồng Tháp Mười cách Thành phố Hồ Chớ Minh khoảng 110km, cú diện tớch 15ha ủất chua phốn.
Khu thớ nghiệm chớnh gồm 4 ụ ruộng với diện tớch mỗi ụ là 1,2ha, ủược phân cách bởi các kênh tiêu và bờ bao nhỏ dùng cho các thị nghiệm nông nghiệp khỏc nhau. Vựng thớ nghiệm ủược bao quanh bởi một hệ thống kờnh mương cú bề rộng từ 4 - 30m và chiều sõu từ 1,5 ủến 3,5m và bị ảnh hưởng bởi chế ủộ bỏn nhật triều.
ðất chua phốn vựng thớ nghiệm Tõn Thạnh nằm trong vựng nhiệt ủới, núng ẩm. Trong mựa khụ ủất ủai bị khụ và nứt nẻ tạo ủiều kiện cho oxy tiếp xỳc với lớp ủất sõu hơn. Kết quả là sự oxy húa và quỏ trỡnh axit hỡnh thành.
Ngay những cơn mưa lớn ủầu mựa trong khoảng thỏng 5 ủến thỏng 7, nước rũ rỉ chứa nhiều ủộc chất của phốn ủầu hỡnh thành. Nước tiờu tập trung trờn những kênh cạn và với những cơn mưa tiếp theo nước axit chảy vào kênh mương và làm cho nước trong kờnh bị nhiễm nặng nồng ủộ cỏc chất Al3+, Fe2+, Fe3+, SO42- và pH giảm ủến 2, ảnh hưởng ủến phỏt triển nụng nghiệp và thủy sản.
ðể mụ phỏng chế ủộ dũng chảy, mụ hỡnh thủy lực ủược sử dụng. Mụ hình gồm 15 nhánh sông kênh, 41 mặt cắt ngang và 7 nút. Số liệu mực nước tại 5 trạm ủo H1, H2, H3, H4 và H5 ủược sử dụng làm cỏc ủiều kiện biờn.
Sử dụng cỏc bước tớnh toỏn như ủó trỡnh bày ở trờn, một chương trỡnh mỏy tớnh tớnh toỏn nước chua phốn ủược xõy dựng và ủược nối kết với mụ hỡnh thủy lực. Mụ hỡnh kết hợp này ủược sử dụng ủể tớnh toỏn nồng ủộ cỏc chất Al3+, SO42- và pH như là hàm số của thời gian tại 41 trạm từ ngày 6 ủến 20 thỏng 6 năm 1991. Cỏc trị số tớnh toỏn và ủo ủạc về pH tại cỏc trạm lựa chọn theo thời gian ủược trỡnh bày trong cỏc hỡnh dưới ủõy. Cỏc trị số cực ủại và trung bỡnh ủược tổng hợp như sơ ủồ sau:
Giải ph−ơng trình lan truyền chất tÝnh Al
Hỡnh 21.3: Sơ ủồ khối mụ hỡnh LANDTRU (Tụ Văn Trường)
Bắt đầu tính
NhËp H, Q, Al3+, SO42- ban ®Çu t=0
Giải hệ Saint-Venant tính H,Q
Giải ph−ơng trình lan truyền chất tính Al3+, SO42- trong kênh
TÝnh Al3+, SO42-trong ruéng
Tính pH trong kênh, ruộng pH=pAl+pSO4+d
Lưu kết quả
TÝnh tiÕp
In kết quả
Dõng tÝnh
Cã
Không
t=t+∆t Nhập số liệu địa hình,
điều kiện biên
Bảng 21.1. Cỏc trị số pH ủo ủạc và tớnh toỏn tại cỏc ủiểm lấy mẫu trong khu vực nghiên cứu
Trạm H1 H2 H3 H4 S1 S2 S3 S4
Trị số pH lớn nhất
Tính toán 3,49 3,36 3,31 3,32 3,57 3,45 3,32 3,06
ðo ủạc 3,67 3,7 3,39 3,34 3,62 3,53 3,38 3,08
Trị số pH trung bình
Tính toán 3,07 3,11 2,97 2,94 3,12 3,03 2,92 2,63
ðo ủạc 3,04 3,11 3,04 2,98 3,06 3,05 3,00 2,87
Hình 21.4. Sơ đồ hệ thống kênh mương vùng Tân Thạnh, dùng trong mô hình Toán
Hỡnh 21.5: Kết quả tớnh toỏn và thực ủo ủộ pH tại trạm H4 từ ngày 6-20/6/1991
Hỡnh 21.6: Kết quả tớnh toỏn và thực ủo ủộ pH tại trạm S3
từ ngày 6-20/6/1991
Hỡnh 21.7: Kết quả tớnh toỏn và thực ủo ủộ pH tại trạm S4
từ ngày 6-20/6/1991
Từ các hình vẽ và bảng trên cho thấy các trị số lớn nhất và trị số trung bỡnh pH rất phự hợp giữa mụ hỡnh tớnh toỏn và tài liệu thực ủo.
Tuy nhiờn, sự lan truyền của cỏc ủộc tố phốn trong kờnh rạch là lĩnh vực mới nghiờn cứu và rất phức tạp. Hỡnh dạng của ủường quỏ trỡnh pH theo thời gian giữa thực ủo và tớnh toỏn cần ủược tiếp tục nghiờn cứu xỏc ủịnh ủược ủộ lớn của khu vực tiờu nước ủến hệ thống kờnh mương Tõn Thạnh bởi vỡ mực nước, lưu lượng và mức ủộ chua phốn trong ủồng ruộng luụn luôn tương tác với hệ thống kênh mương.
Từ các kết quả nghiên cứu mô hình lan truyền nước chua phèn LANDTRU, Tụ Văn Trường và cộng sự ủó ứng dụng vào bài toỏn quy hoạch cải tạo ủất phốn. Quy mụ kớch thước của kờnh, vị trớ của cống và chế ủộ vận hành ủược khuyến cỏo một cỏch cụ thể ủể tiờu chua, xổ phốn một cỏch khoa học và hiệu quả ở vựng ủất phốn ðồng Thỏp Mười.
b.2 đề xuất phương án cải tạo chua phèn vùng Bo Bo, Bắc đông, ðồng Tháp Mười
Với cỏc trận mưa ủầu mựa, nước phốn từ cỏc rốn phốn trong vựng này tràn ra các kênh làm ô nhiễm cả một vùng trong ðồng Tháp Mười. Mục tiêu của việc cải tạo ủất phốn cho vựng này là sử dụng cỏc biện phỏp dũng chảy ủể tăng lượng nước pha loãng và tiêu nhanh lượng nước nhiễm phèn ra sông Vàm Cỏ Tõy. Luận ỏn ủó tớnh toỏn cho phương ỏn ủào thờm 3 kờnh từ kờnh 12 ra sụng Vàm Cỏ Tõy với chiềurộng ủỏy b = 10m, cao trỡnh -3m, ủầu kờnh ở Vàm Cỏ Tõy cú cỏc cống ủiều tiết rộng 7m. Cỏc kờnh ở vựng Bo Bo ủược nạo v?t và làm thờm cỏc cống ủầu kờnh Trà Cỳ Thượng, T2, T4, T6. ðiều kiện ủầu vào cho tớnh toỏn là mưa trung bỡnh thỏng, triều trung bỡnh, ủịa hỡnh năm 2000. Kết quả tớnh toỏn cho phương ỏn ủào 3 kờnh so với phương ỏn nền ủịa hỡnh năm 2000 ủược cho trong bảng dưới ủõy với cống vận hành một chiều là chỉ cho chảy ra sông Vàm Cỏ Tây còn vận hành 2 chiều là cho chảy tự do vào và ra.
Bảng 21.2: Lưu lượng nước ựi vào và ựi ra vùng Bắc đông nửa ựầu tháng 6 ðơn vị: m3/s
Phương án
Vận hành hai chiều Vận hành một chiều Chảy
vào
Chảy ra
Mưa Còn lại Chảy vào
Chảy ra Mưa Còn lại
Phương án nền 5,8 18,6 28,3 15,5 6,6 24,4 28,3 10,5
Phương án 23,1 33,9 28,3 17,5 30,8 57,6 28,3 1,5
Từ bảng 21.2 có thể thấy rằng cống vận hành một chiều giúp cho tiêu thoỏt tốt hơn trường hợp ủể cống chảy hai chiều. Khi ủú, lượng nước vào nhiều hơn, làm tăng khả năng pha loãng và lượng tiêu ra cũng nhiều hơn làm giảm lượng nước phèn trong vùng. ðặc biệt, khi làm thêm 3 kênh kết hợp với cống chảy một chiều thì lượng nước vào ra nhiều hơn và tiêu gần hết lượng nước phèn do mưa tràn ra trong vùng.