Xem mẫu

GS-TSKH Leâ Huy Baù (Chuû bieân) CHƯƠNG 23 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MỘT SỐ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TRONG LAN TRUYỀN Ô NHIỄM VÀ XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 23.1. PHẦNMỀM"PRIMERV"XÁCðỊNHðADẠNGTHỦYSINHVẬT Phần mềm tin học Primer V là phần mềm xử lý số liệu sinh học ñược sản xuất bởi Plymouth Marine Laboratory, UK. K. R. Clarke và R. M. Warwick. Phần mềm này ñược xây dựng dựa trên các lý thuyết về thống kê ứng dụng, các lý thuyết về quần thể sinh vật và môi trường sống của chúng. Dựa vào phần mềm này ta có thể nhanh chóng xác ñịnh chỉ số ña dạng của Margalef, Shannon, Simpson… cũng như các chỉ số tương ñồng. Ngoài ra, phần mềm tinh học Primer V thông qua các ma trận cho ta ñược các bản ñồ thể hiện: ñộ phong phú, mức ñộ tương ñồng, số loài ưu thế… * Các chỉ tiêu lựa chọn Viện sinh học Nhiệt ñới ñã sử dụng chỉ số Magalef ñể ñánh giá ñộ ña dạng loài của sinh vật phiêu sinh và ñộng vật ñáy. Tuy nhiên, chỉ số này có rất nhiều nhược ñiểm vì nó ñánh giá dựa vào việc so sánh tổng số loài với tổng số cá thể trong mẫu. Như thế mức ñộ thể hiện của chỉ số này chỉ dừng lại ở sự hiện diện của số loài, số cá thể trong các mẫu phân tích chứ không chú ý nhiều ñến sự biến ñộng của các loài trong môi trường sống ñó. S −1 LnN Trong ñó: S : tổng số loài có trong mẫu, N : số cá thể trong mẫu. 202 Phöông phaùp nghieân cöùu khoa hoïc Do ñó, trong ñề tài này, chúng tôi ñưa ra 2 chỉ số khác trong việc ñánh chất lượng nước thay cho chỉ số Magalef. ðó là chỉ số Shannon – Wiener và chỉ số Simpson. * Chỉ số ña dạng Chỉ số ña dạng là chỉ số dựa vào số lượng loài, số lượng cá thể trong mỗi loài hay sinh khối loài ñể tính mức ñộ ña dạng của mẫu mà chúng ta phân tích. Từ kết quả phân tích tính ña dạng của loài trong mẫu, ta có thể ñánh giá ñược chất lượng nguồn nước. Sinh vật phiêu sinh là loài khá nhạy cảm với những thay ñổi của môi trường; do ñó chỉ cần khảo sát chỉ số ña dạng của chúng là ta ñã có thể ñánh giá ñược sự biến ñổi của môi trường nước. Chỉ số ña dạng sinh học giảm khi số loài giảm, số lượng cá thể tăng, như thế là môi trường nước ñã biến ñổi theo chiều hướng xấu ñi và ngược lại. ðể tính toán chỉ số ña dạng, hai chỉ số sau ñây ñược lựa chọn vì nó phù hợp với tính chất nước mặt ở nước ta. * Chỉ số Shannon – Wiener (1963) Chỉsốnàydùngñểtínhtoánsốlượngñadạngsinhtháiloàitrongmôitrường. H ` = s NiLn Ni i=1 Trong ñó: N: số lượng cá thể trong mẫu, Ni : số lượng cá thể trong loài i. Bảng 23.1: Thang tính toán ñược ñánh giá theo các bậc kinh nghiệm H’ Chất lượng nước < 1 Rất ô nhiễm 1 – 2 Ô nhiễm 2 – 3 Hơi ô nhiễm 3 – 4,5 Sạch > 4,5 Rất sạch (Henna và Rya Sunoko, 1995) 203 GS-TSKH Leâ Huy Baù (Chuû bieân) * Chỉ số Simpson (1949) Chỉ số này dùng tính toán mức ñộ ña dạng của các loài chiếm ưu thế trong môi trường. Do ñó, nếu trong mẫu phân tích có nhiều loài chiếm ưu thế, nghĩa là hệ sinh thái tại ñiểm ñó ña dạng và ngược lại. Vì thế, nhiều người còn xem chỉ số này như một sự ñánh giá mức ñộ xáo trộn của môi trường. s (N *(N −1)) i=1 N *(N −1) * Chỉ số tương ñồng Trong ñó: S: số loài, N: số lượng cá thể trong mẫu, Ni : số lượng cá thể trong loài i. Chỉ số tương ñồng là chỉ số dùng ñể ñánh giá mức ñộ tương tự, mức ñộ giống nhau giữa 2 cấu trúc hệ sinh thái. Do ñó ta có thể dùng chỉ số này ñể phân vùng sinh thái. * Chỉ số Pray – Curtis (1957) Chỉ số này ñược xây dựng năm 1957 do Pray và Curtis thực hiện. Nó so sánh số loài. 23.2. MÔ HÌNH WASP5 VÀ BÀI TOÁN MỘT CHIỀU TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM 23.2.1. Giới thiệu Mô hình WASP5 ðây là bộ chương trình mô phỏng chất lượng nước (The Water Quality Analysis Simulation Program) do cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ xây dựng. Mô hình này tương ñối hoàn chỉnh, ñược dùng ñể tính toán vận chuyển bùn cát, lan truyền ñộc tố, vận chuyển chất hữu cơ, DO, các chu trình dinh dưỡng, phù hợp với những vùng có tác ñộng của thủy triều. 23.2.2. Cơ sở thủy lực của mô hình a. Các phương trình cơ bản Khi xét ñến các bài toán trên kênh, sông ñều phải xét ñến các ñặc trưng thủy lực của kênh, sông thông qua ño ñạc hoặc thông qua mô hình 204 Phöông phaùp nghieân cöùu khoa hoïc thuỷ lực bằng cách giải hệ phương trình Saint Venant gồm phương trình liên tục và phương trình ñộng lượng. b. Phương trình liên tục Phương trình liên tục ñược thiết lập từ cơ sở ñịnh luật bảo toàn khối lượng nằm giữa hai mặt cắt kênh. ¶Q ¶A ¶x ¶t Với Q = A.v; A = B.h ¶Q + ¶(B.h) = 0 ¶Q + B ¶h = 0 Ngoài ra ta có: Do ñó: Trong ñó: ¶h ¶z ¶x ¶t ¶Q ¶z ¶x ¶t Q : Lưu lượng dòng chảy (m3/s) A : Diện tích mặt cắt ướt (m2) B : Bề rộng mặt thoáng (m2) h : ðộ sâu của kênh (m) z : Dao ñộng mực nước (m) v : Vận tốc dòng chảy (m/s) t : Thời gian (s) x : Khoảng cách tính theo chiều dòng chảy (m) 205 GS-TSKH Leâ Huy Baù (Chuû bieân) c. Phương trình ñộng lượng ðể thiết lập phương trình ñộng lượng, ta dựa trên các giả thiết sau: Lưu lượng thay ñổi chậm. Sức cản thuỷ lực trong dòng không ổn ñịnh ñược coi như sức cản thuỷ lực trong dòng ổn ñịnh ðộ dốc ñáy kênh rất nhỏ. Áp suất trên mặt cắt ướt phân bố theo qui luật thuỷ tĩnh. Phương trình ñộng lượng có dạng tổng quát như sau: g . ¶t + γ1.α2.¶x ( 2.g ) + U.|U| + ¶x + γ2 2ρ1.¶x − γ3 ρ2.g.h + γ4 g.A = 0 Trong ñó: z : ðộ dao ñộng mực nước. g : Gia tốc trọng trường (m/s2). h : ðộ sâu của kênh (m) C : Hệ số Chezy. r1 : Mật ñộ của nước (kg/m3). r2 : Mật ñộ không khí (kg/m3). tw : Ứng suất tiếp tuyến gió (N/m2). A : Diện tích mặt cắt ướt (m2). gI : Hệ số hiệu chỉnh. n : Hệ số nhám Manning a1,a2 : Hệ số hiệu chỉnh ñộng năng. R : Bán kính thuỷ lực (m) 206 ... - tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn