Bài giảng Mô hình hóa môi trường - Bài tập chương 3 - Lê Hoàng Nghiêm
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP
MOÂN HOÏC
MOÂ HÌNH HOÙA MOÂI TRÖÔØNG
CHÖÔNG 3
GVHD: PGS.TS. Leâ Hoaøng Nghieâm
Email: [email protected]
BAØI TAÄP 3.1
Hoà xaùo troän hoaøn toaøn
V = 38x107 m3
Chieàu saâu H = 10m
Nöôùc thaûi sinh hoaït
Q = 15.890 m3/ngaøy
Phoát pho P = 7mg/L
Nguoàn töø khu vöïc canh taùc
noâng nghieäp = 7,78x105 m3/ngaøy
P hoát pho P = 7mg/L
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
2
1
11/14/16
BAØI TAÄP 3.1
a. Xaùc ñònh noàng ñoä phoát pho toång coäng Tp (µg/L)
trong hoà chöùa.
b. Söû duïng bieåu ñoà phaân tích cuûa Vollenweider xaùc
ñònh traïng thaùi dinh döôõng cuûa hoà.
c. Xaùc ñònh taûi troïng cuûa phoát pho (g/L) ñeå noàng ñoä
phoát pho trong hoà baèng 0,01g/m3.
d. Neáu nöôùc thaûi sinh hoaït ñöôïc xöû lyù ñeå noàng ñoä
phoát pho trong nöôùc thaûi sau xöû lyù laø 0,1mg/L,
noàng ñoä phoát pho trong hoà coù theå ñaït tieâu chuaån
nhoû hôn hay baèng 0,01g/m3.
e. Neáu khoâng ñaït tieâu chuaån treân, haõy ñeà xuaát bieän
phaùp giaûm thieåu caàn thieát cho nguoàn chaûy traøn
noâng nghieäp ñeå ñaït tieâu chuaån neâu treân.
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
3
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.1
a. Xaùc ñònh noàng ñoä phoát pho toång coäng Tp (µg/L) trong hoà chöùa.
- Dieän tích maët hoà:
As = V/H = 38×107(m3)/10(m) = 38×106 m2
- Löu löôïng nöôùc ñi ra khoûi hoà baèng löu löôïng nöôùc vaøo hoà:
Q = QSH + QNN = 0,1589×105 m3/ngaøy + 7,78×105 m3/ngaøy
= 7,9389×105 m3/ngaøy
- Taûi troïng Tp töø doøng nöôùc thaûi sinh hoaït:
WSH = QSH × pSH =15890
m3 / ngay ×7gP / m3 ×1kg /1000g = 111,23 kg/ngaøy
- Taûi troïng Tp töø khu canh taùc noâng nghieäp:
WNN = QNN × pNN = 7,78×105
m3 / ngaøy ×7gP / m3 ×1kg /1000g = 5.446 kg/ngaøy
- Toång taûi troïng Tp ñi vaøo hoà:
W =W +W = 5.557,23kg / ngaøy = 2.028.389kg/naêm
∑
SH
NN
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
4
2
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.1
- Xaùc ñònh taûi troïng beà maët:
W
As
2.028.389 (g/naêm)
∑
W' =
=
= 0,05338kg/m2.naêm = 53,38g/m2.naêm
38×106 (m2 )
- Thôøi gian löu nöôùc trong hoà:
V
Q
38×107 m3
td =
=
= 478,66ngaøy =1,3114naêm
= 7,6255 m/naêm
793.890m3 / ngaøy
- Toác ñoä traøn beà maët:
Q
H
10 m
q =
=
=
As td 1,3114 naêm
- Xaùc ñònh noàng ñoä cuûa Tp trong hoà: Giaû söû raèng toác ñoä maát
hay vaän toác laéng cuûa Tp laø 10 m/naêm
W'
q + vs
53,38 g/ m2.naêm
7,6255 +10
p =
=
= ???3,03g/ m3 = ???3030mg/ m3
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
5
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.1
b. Söû duïng bieåu ñoà phaân tích cuûa Vollenweider xaùc ñònh
traïng thaùi dinh döôõng cuûa hoà.
Bieåu ñoà quan heä giöõa taûi troïng chaát dinh döôõng vaø ñieàu kieän
dinh döôõng cuûa Vollenweider (1968)
W’ = 53,38 g/m2.naêm
q = 7,6255 m/naêm
[ Hoà ôû traïng thaùi quaù giaøu dinh döôõng
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
6
3
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.1
b. Söû duïng bieåu ñoà phaân tích cuûa Vollenweider xaùc ñònh
traïng thaùi dinh döôõng cuûa hoà.
W’ =Lp = 53,38 g/m2.naêm
H = 10 m
[ Hoà ôû traïng thaùi quaù giaøu dinh döôõng
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
7
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.1
c. Xaùc ñònh taûi troïng cuûa phoát pho (g/naêm) ñeå
noàng ñoä phoát pho trong hoà baèng 0,01g/m3.
Vôùi p = 0,01 g/m3 (mg/L) ta coù:
W' = p*(q+vs)= 0.01g/m3*(7,6255+10 m/naêm)
= 0,1763 g/m2.naêm
W = W’*As = 0,1763 g/m2.naêm× 38×106 m2
= 6.697.698,50 g/naêm
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
8
4
11/14/16
BAØI GIAÛI TAÄP 3.1
d. Neáu nöôùc thaûi sinh hoaït ñöôïc xöû lyù ñeå noàng ñoä phoát pho
trong nöôùc thaûi sau xöû lyù laø 0,1mg/L, noàng ñoä phoát pho
trong hoà coù theå ñaït tieâu chuaån nhoû hôn hay baèng 0,01g/
m3.
Tính laïi baøi toaùn gioáng nhö trình töï tính toaùn ôû caâu a. Keát quaû
tính toaùn cho thaáy:
p = W'/(q+vs) = 2,97 g/m3
[WNTSH1 = 1,59 kg/ngaøy
[ Noàng ñoä phoát pho trong hoà khoâng ñaït tieâu chuaån noàng ñoä
phoát pho trong hoà < 0,01 g/m3
e. WNNyc = W0,01 – WNTSH1 = 18,34 – 1,59 = 16,75 kg/ngaøy
% giaûm TpNTNN = (5446 – 16,75)*100/5446 = ???99,69%
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
9
BAØI TAÄP 3.2
Moät hoà xaùo troän hoaøn toaøn coù caùc tính chaát vaø caùc soá lieäu ño
ñaïc noàng ñoä chaát dinh döôõng nhö sau:
vꢀTheå tích hoà chöùa laø 1.000 MG = 3.785.412,53 m3
vꢀLöu löôïng doøng vaøo hoà = Löu löôïng doøng ra khoûi hoà 2 MG =
7.570,81 m3/ngaøy
vꢀNoàng ñoä phoát pho toång coäng trong doøng vaøo hoà = 100 µg/L =
0.1 mg/L
vꢀNoàng ñoä phoát pho toång coäng trong doøng ra khoûi hoà = 20 µg/L
= 0.02 mg/L
vꢀNoàng ñoä nitô toång coäng TN trong doøng vaøo hoà = 3 mg/L
a. Xaùc ñònh toác ñoä bieán maát cuûa phoát pho toång coäng Ks (ngaøy-1)
trong hoà? Giaû söû vs = 10 m/naêm.
b. Giaû söû raèng toác ñoä naøy cuõng ñöôïc aùp duïng cho nitô, xaùc ñònh
noàng ñoä nitô toång coäng (µg/L) trong hoà?
c. Xaùc ñònh chaát dinh döôõng naøo kieåm soaùt söï taêng tröôûng cuûa
phieâu sinh thöïc vaät trong hoà?
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
10
5
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.2 (2)
a. Xaùc ñònh toác ñoä bieán maát cuûa phoát pho toång coäng (ngaøy-1) trong hoà
vꢀ Thôøi gian löu nöôùc td:
td = V/Q = (3.785.412,53 m3)/(7.570,81 m3/ngaøy) = 500 ngaøy = 1,3698 naêm
[ ρ =Q/V=1/td = 0.73
vꢀ Taûi troïng Tp töø doøng vaøo:
W(Tp) = Qvaøox Tpvaøo = )/(7.570,81 m3/ngaøy)x0,1x10-3g/m3 = 757,08 g/ngaøy =
276.334,64 g/naêm
vꢀ Tính toaùn dieän tích maët hoà baèng caùch bieán ñoåi coâng thöùc (3.6) ta coù:
As = (W – Q×p)/(pvs) = 1.105.338,56 m2
vꢀ Chieàu saâu hoà: H = V/As = 3,42 m
vꢀ Taûi troïng beà maët cuûa phoát pho:
W'(Tp) = W(Tp)/As = 0.25 g/m2.naêm
vꢀ Tính toaùn toác ñoä bieán maát cuûa phoát pho KS töø coâng thöùc (3.9):
Ks = (W'-p×Hρ)/(H×p) = 2,92 naêm-1 = 0,008 ngaøy-1
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
11
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.2 (3)
b. Xaùc ñònh noàng ñoä cuûa nitô toång coäng trong hoà
vꢀTaûi troïng TN töø doøng vaøo:
W(TN)= QvaøoxTNvaøo = 22.712,44g /ngaøy
= 8.290.039,21 g/naêm
vꢀTaûi troïng beà maët cuûa TN:
W'(TN) = W(TN)/As = 7,5 g/m2.naêm
vꢀTính toaùn noàng ñoä cuûa TN trong hoà baèng caùch aùp duïng
coâng thöùc (3.9):
TNra = W'(TN)/[H(ρ+Ks)) = 0,60 g/m3 = 0,60 mg/L
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
12
6
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.2 (4)
c. Xaùc ñònh chaát dinh döôõng naøo kieåm soaùt söï taêng tröôûng
cuûa phieâu sinh thöïc vaät trong hoà?
Tính toaùn tyû soá N/P:
N/P = TNra/Tpra = 30
Ñaây laø hoà nhoû chòu aûnh höôûng cuûa nguoàn ñieåm vôùi N/P >>10
neân phoát pho laø chaát dinh döôõng kieåm soaùt söï taêng tröôûng
cuûa PSTV trong hoà
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
13
BAØI TAÄP 3.3
Noàng ñoä cuûa chlorophyll trong moät hoà chöùa quan
traéc ñöôïc laø 30 µg/L.
a. Neáu toác ñoä laéng ñoïng cuûa phoát pho toång coäng
laø 12,4m/naêm; Theå tích hoà chöùa laø 1010m3; Löu
löôïng nöôùc vaøo vaø ra hoà laø 107m3/ngaøy vaø chieàu
saâu hoà laø 10m. Xaùc ñònh taûi troïng cuûa phoát pho
toång coäng (kg/naêm) trong hoà.
b. Xaùc ñònh taûi troïng cuûa phoát pho toång coäng (kg/
naêm) ñeå noàng ñoä chlorophyll trong hoà giaûm
xuoáng coøn 5µg/L?
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
14
7
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.3 (1)
a. Xaùc ñònh taûi troïng toång coäng cuûa phoát phoâ trong
hoà (kg p/naêm)
vꢀTính toaùn toác ñoä bieán maát Ks aùp duïng coâng thöùc
(3.5)
Ks = vs/H = 1,24 naêm-1
vꢀTính toaùn thôøi gian löu nöôùc trong hoà:
td =Q/V = 0,37 naêm
ρ =1/td = Q/V = 2,74
naêm-1
vꢀTính toaùn dieän tích maët hoà:
As = V/H = 1.000.000.000 m2
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
15
QUAN HEÄ GIÖÕA PHOÁT PHO TOÅNG COÄNG VAØ TRAÏNG
THAÙI DINH DÖÔÕNG CUÛA HOÀ (1)
vꢀCaùc coâng thöùc bieåu dieãn quan heä giöõa noàng ñoä toång phoát
pho vaø möùc chlorophyll nhö sau:
vꢀCoâng thöùc cuûa Bartsch vaø Gakstatter (1978):
log10(chla) = 0,807×log10(p)−0,194 (3.24)
vꢀCoâng thöùc cuûa Rast vaø Lee (1978):
log10(chla) = 0,76×log10(p)−0,259 (3.25)
vꢀCoâng thöùc cuûa Dillon vaø Rigler (1974):
log10(chla) =1,449×log10(p)−1,136 (3.26)
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
16
8
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.3 (2)
vꢀTính toaùn noàng ñoä phoát pho trong hoà baèng caùch aùp
duïng coâng thöùc (3.24), (3.25) vaø (3.26):
üꢀCoâng thöùc cuûa Bartsch vaø Gakstatter (1978):
p =10((log(chla) +0,194)/(0,807)) = 117,70 ug/L
üꢀCoâng thöùc cuûa Rast vaø Lee (1978):
p =10[(log(chla) +0,259)/(0,76)) = 192,47 ug/L
üꢀCoâng thöùc cuûa Dillon vaø Rigler (1974):
p =10((log(chla) +1,136)/(1,449)) = 63,59 ug/L
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
17
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3. (3)
vꢀTính toaùn taûi troïng beà maët cuûa phoát pho baèng caùch aùp
duïng coâng thöùc (3.9):
W' = pH(ρ+Ks) = 4.684,20 ug/m2.naêm = 4,68 mg/m2.naêm
W' = pH(ρ+Ks) = 7.659,90 ug/m2.naêm = 7,66 mg/m2.naêm
W' = pH(ρ+Ks) = 2.530,75 ug/m2.naêm = 2,53 mg/m2.naêm
vꢀTính toaùn taûi troïng toång coäng cuûa phoát pho baèng caùch aùp
duïng coâng thöùc (3.7):
W = W'xA = 4.684,20 kg/naêm
W = W'xA = 7.659,90 kg/naêm
W = W'xA = 2.530,75 kg/naêm
???? 3089*109
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
18
9
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.3 (4)
b. Xaùc ñònh taûi troïng cuûa phoát pho toång coäng (kg/naêm) ñeå
noàng ñoä chlorophyll trong hoà giaûm xuoáng coøn 5mg/L
(Chla = 5 ug/L)
vꢀTính toaùn noàng ñoä phoát pho trong hoà vôùi yeâu caàu Chl a = 5
ug/L, aùp duïng coâng thöùc (3.24), (3.25) vaø (3.26):
üꢀCoâng thöùc cuûa Bartsch vaø Gakstatter (1978):
p =10((log(chla) +0,194)/(0,807)) = 12,78 ug/L
üꢀCoâng thöùc cuûa Rast vaø Lee (1978):
p =10((log(chla) +0,259)/(0,76)) = 18,22 ug/L
üꢀCoâng thöùc cuûa Dillon vaø Rigler (1974):
p =10((log(chla) +1,136)/(1,449)) = 18,47 ug/L
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
19
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.3 (5)
vꢀTính toaùn taûi troïng beà maët cuûa phoát pho baèng caùch aùp
duïng coâng thöùc (3.9):
W' =pH(ρ+Ks) = 508,61 ug/m2.naêm = 0,51 mg/m2.naêm
W' =pH(ρ+Ks) = 725,00 ug/m2.naêm = 0,73 mg/m2.naêm
W' =pH(ρ+Ks) = 734,89 ug/m2.naêm = 0,73 mg/m2.naêm
vꢀTính toaùn taûi troïng toång coäng cuûa phoát pho baèng caùch aùp
duïng coâng thöùc (3.7):
W = W'xA = 508,61 kg/naêm
W = W'xA = 725,00 kg/naêm
W = W'xA = 734,89 kg/naêm
% = (2530,75 - 508,61)*100/(2530,75) = 80?? %
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
20
10
11/14/16
BAØI TAÄP 3.4
Moät nguoàn thaûi coù löu löôïng 105m3/ngaøy, noàng ñoä
phoát pho hoøa tan 0,1mg/L vaø noàng ñoä nitô hoøa tan
10mg/L xaû vaøo doøng soâng coù löu löôïng doøng chaûy
ôû thöôïng nguoàn laø 106m3/ngaøy vaø noàng ñoä caùc
chaát dinh döôõng ño ñöôïc ôû thöôïng nguoàn laø 0,002
mgP/L vaø 0,3 mgN/L.
Toác ñoä tieâu thuï phoát pho vaø nitô cuûa doøng soâng laàn
löôït laø 0,1 µg/L.ngaøy vaø 1,2 µ g/L.ngaøy.
Chaát dinh döôõng naøo seõ kieåm soaùt hay haïn cheá toác
ñoä taêng tröôûng cuûa phieâu sinh thöïc vaät vôùi thôøi gian
di chuyeån 10 ngaøy.
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
21
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.4 (1)
Noàng ñoä phoát pho vaø nitô doïc theo doøng soâng coù theå tính theo caùc
coâng thöùc:
p = po - Spt
N = No - SNt
Vôùi po vaø No laø noàng ñoä ban ñaàu cuûa phoát pho vaø nitô trong doøng soâng
taïi vò trí ñieåm xaû.
Vôùi Sp vaø SN laø toác ñoä tieâu thuï phoát pho vaø nitô trong doøng soâng.
Ñeà baøi cho bieát:
Qe = 105m3/ngaøy, pe = 0,1mg/L vaø Ne = 10mg/L
Qu = 106m3/ngaøy pu = 0,002 mgP/L vaø Nu = 0,3mgN/L.
Sp = 0,1 ug/L.ngaøy vaø SN= 1,2 ug/L.ngaøy, t = 10 ngaøy.
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
22
11
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.4 (2)
- Xaùc ñònh po vaø No trong nöôùc soâng taïi ñieåm xaû:
0,1×105 +0,002×106
Qe pe + Qu pu
po =
=
= 0,0109mg / L = 10,9µg / L
105 +106
Qe + Qu
10 ×105 +0,3×106
105 +106
Qe Ne + Qu Nu
Qe + Qu
No =
=
= 1,1818mg / L = 1181,8µg / L
ð p = po - Spt = 10,9 – 0,1t
ð N = No - SNt = 1180 – 1,2t
Vôùi t = 10 ngaøy ta coù: p = 9,71 μg/L vaø N = 1169,82 μg/L
ð Tyû soá N/p = 1169,82/9,71 = 120,48 > 10: Phoát pho laø nguyeân
toá kieåm soaùt
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
23
BAØI TAÄP 3.5
Moät hoà chöùa coù theå tích V = 2,59×107 m3. Löu löôïng doøng vaøo hoà baèng löu
löôïng doøng ra khoûi hoà vaø baèng 10m3/s. Toång nitô (TN) vaø toång phoát pho
(Tp) trong doøng vaøo laø 1 mg N/L vaø 0,05 mg p/L. Noàng ñoä chlorophyll (chl
a) trung bình trong hoà chöùa laø 9,6 μg /L. Bieát chieàu saâu cuûa hoà laø H = 5
m.
a. Tính toác ñoä maát Ks (1/naêm) vaø vaän toác laéng vs (m/naêm) cuûa phoát pho
trong hoà chöùa naøy aùp duïng coâng thöùc bieåu dieãn quan heä giöõa noàng ñoä
toång phoát pho vaø chlorophyll cuûa Rast vaø Lee (1978).
b. Xaùc ñònh traïng thaùi dinh döôõng cuûa hoà chöùa naøy aùp duïng bieåu ñoà
quan heä giöõa taûi troïng dinh döôõng (Lp hay W’) vaø ñieàu kieän dinh döôõng
cuûa Vollenweider.
c. Ñeå laøm giaûm 50% noàng ñoä chlorophyll trong hoà, ngöôøi ta theâm hoùa
chaát vaøo hoà ñeå taêng toác ñoä maát phoát pho. Vaän toác laéng môùi cuûa phoát
pho seõ baèng bao nhieâu ñeå noàng ñoä chlorophyll trong hoà giaûm 50%?
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
24
12
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.5 (1)
a. Xaùc ñònh taûi troïng toång coäng cuûa phoát phoâ trong hoà (kg p/naêm)
Tính toaùn thôøi gian löu nöôùc trong hoà:
td =Q/V = 0,08 naêm
ρ =1/td = Q/V = 12,18 naêm-1
Tính toaùn dieän tích maët hoà:
As = V/H = 5.180.000 m2
Taûi troïng Tp töø doøng vaøo:
W(Tp) = QvaøoxTpvaøo =43,200 g/ngaøy = 15.768.000 g/naêm
Taûi troïng beà maët cuûa phoát pho:
W'(Tp) = W(Tp)/As = 3,044 g/m2.naêm
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
25
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.5 (2)
Tính toaùn noàng ñoä phoát pho trong hoà baèng caùch aùp duïng
coâng thöùc cuûa Rast vaø Lee (1978)
Coâng thöùc cuûa Rast vaø Lee (1978):
p =10((log(chla) +0,259)/(0,76))
= 42,98 ug/L = 0,04298 mg/L (g/m3)
Tính toaùn toác ñoä bieán maát cuûa phoát pho Ks töø coâng thöùc
(3.9):
Ks = (W'-pHρ)/(Hp) = 1,99 naêm-1 = 0,005 ngaøy-1
Tính toaùn vaän toác laéng vs cuûa phoát pho:
vs = Ks x H = 0.03 m/ngaøy = 9,95 m/naêm
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
26
13
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.5 (3)
b. Söû duïng bieåu ñoà phaân tích cuûa Vollenweider xaùc
ñònh traïng thaùi dinh döôõng cuûa hoà.
Toác ñoä traøn beà maët:
q = Q/As =H/td = 60,88 m/naêm
W' = 3,044 g/m2.naêm
[ Hoà trong traïng thaùi giaøu dinh döôõng (phuù döôõng
hoùa)
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
27
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.5 (4)
b. Söû duïng bieåu ñoà phaân tích cuûa Vollenweider xaùc ñònh
traïng thaùi dinh döôõng cuûa hoà.
Bieåu ñoà taûi troïng dinh döôõng cuûa Vollenweider (1968)
W’ =Lp = 3,044 g/m2.naêm
H = 5 m
[ Hoà ôû traïng thaùi giaøu dinh döôõng
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
28
14
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.5 (5)
c. Xaùc ñònh taûi troïng cuûa phoát pho toång coäng (kg/naêm) ñeå
noàng ñoä chlorophyll trong hoà giaûm xuoáng coøn 50% (Chla =
4,8 ug/L)
vꢀTính toaùn noàng ñoä phoát pho trong hoà vôùi yeâu caàu Chl a =
4,8 ug/L, aùp duïng coâng thöùc cuûa Rast vaø Lee (1978):
p =10((log(chla) +0,259)/(0,76))
=
17,26 ug/L
vꢀTính toaùn vaän toác laéng môùi cuûa phoát pho:
vs = (W-pQ)/pAs = 115,43 m/naêm = 0,316 m/ngaøy
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
29
BAØI TAÄP 3.6
Một coâng ty khai thaùc ñaù khai thaùc moät moû ñaù coù dieän tích
405 ha vaø saâu 1,52 m. Hoá ñaøo bò ngaäp ñaày nöôùc do nöôùc
ngaàm vôùi löu löôïng nöôùc ngaàm vaøo laø 100 m3/ngaøy. Nguoàn
nöôùc ngaàm naøy khoâng coù chaát dinh döôõng. Hoá ñaøo naøy tieáp
nhaän nöôùc möa chaûy traøn töø khu vöïc xung quanh (löu vöïc
thoaùt nöôùc) vôùi dieän tích 607 ha. Löôïng möa rôi treân löu vöïc
thoaùt nöôùc naøy laø 25 cm/naêm, noù taïo thaønh doøng chaûy traøn
vôùi taûi löôïng phoát pho 40 kg/km2/naêm. Löôïng phoát pho sa
laéng töø khoâng khí vaøo hoá ñaøo laø 24 kg/km2/naêm. Tính toaùn
noàng ñoä phoá pho trong hoá ñaøo neáu toác ñoä laéng ñoïng phoát
pho laø vs = 12m/naêm. Giaû söû raèng löôïng nöôùc bay hôi baèng
löôïng möa rôi treân maët hoá ñaøo.
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
30
15
11/14/16
BAØI TAÄP 3.7
Moät hoà coù caùc thoâng soá nhö sau:
Theå tích V = 1,825×109 m3;
Chieàu saâu H = 20 m
Löu löôïng vaøo = Löu löôïng ra: Qvaøo = Qra = 50×105m3/ngaøy
Caùc soá lieäu ño ñaïc cho thaáy raèng:
a. Buøn laéng ôû ñaùy hoà giaûi phoùng phoát pho vôùi vaän toác trung bình treân
toaøn boä dieän tích ñaùy hoà laø 3 mg/m2ngaøy.
b. Löôïng phoát pho töø nguoàn beân ngoaøi ñi vaøo hoà laø 0,427 taán/naêm.
c. Noàng ñoä phoát pho trong doøng ra cuûa hoà laø 40 μg p/L.
Neáu loaïi boû löôïng phoát pho töø nguoàn beân ngoaøi ñi vaøo hoà vaø khoâng thay
ñoåi löu löôïng doøng vaøo, thì caàn naïo veùt bao nhieâu phaàn traêm dieän tích
ñaùy hoà ñeå noàng ñoä phoát pho baèng 10 μg p/L?
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
31
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.7
Theå tích V = 1,825×109 m3;
Qvaøo = Qra = 50×105m3/ngaøy
Chieàu saâu H = 20 m
Tpd = 3 mg/m2ngaøy; W1 = 0,427 taán/naêm.
p = 40 μg p/L.
Neáu W1 = 0 thì Tpd giaûm bao nhieâu ñeå p = 10 μg p/L?
Dieän tích maët hoà hay ñaùy hoà laø:
A = V/H = 1,825×109m3/20m = 91.250.000 m2
Taûi troïng phoát pho do buøn ñaùy taïo ra:
W2 = Tpd*A = (91.250.000 m2*3)/106 = 273,75 kg/ngaøy
= 99.918,75 kg/naêm
Taûi troïng phoát pho toång coäng ñöa vaøo hoà laø:
W = W1+W2 =100.345.75 kg/naêm
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
32
16
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.7
vꢀVaän toác laéng ñoïng phoát pho vs trong hoà laø:
vs = (W/p - Q)/As = 7,492 m/naêm
vꢀToác ñoä bieán maát phoát pho trong hoà:
Ks = vs/H = 0,375 /naêm
vꢀVôùi p10 = 10 g/L = 0,01mg/L = 0,01 g/m3
Ta coù: W'2 = p10*(Q+vsAs) = 25.086.437,5 g/naêm = 25.086,44
kg/naêm
vꢀDo ñoù taûi troïng cuûa W2 caàn giaûm laø:
W2 – W’2 = 99.918,75 kg/naêm – 25.086,44 kg/naêm =74.832,31
kg/naêm = 205 kg/ngaøy
vꢀ% dieän tích caàn naïo veùt ñeå giaûm W2 ñeán W’2 laø:
[273,75-(273,75 – 205)]/(273,75) = 74,9%
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
33
BAØI TAÄP 3.8
Nghieân cöùu nhaùnh soâng nhö treân hình veõ.
a. Caùc thoâng soá cuûa nhaùnh soâng:
- Chieàu saâu trung bình cuûa nhaùnh soâng naøy laø 3 ft;
- Vaän toác doøng chaûy trong nhaùnh soâng laø 0,5 ft/s;
- Nhieät ñoä nöôùc soâng laø 23oC.
b. Caùc thoâng soá veà aùnh saùng böùc xaï maët trôøi:
- Cöôøng ñoä böùc xaï maët trôøi trung bình ngaøy = 600 ly/ngaøy;
- Chu kyø saùng f = 0,5;
- Heä soáng taét daàn aùnh saùng cuûa doøng soâng Ke = 0,33/ft
- cöôøng ñoä aùnh saùng baõo hoøa cho PSTV laø Is = 300 ly/ngaøy.
Xaùc ñònh toác ñoä taêng tröôûng roøng cuûa phieâu sinh thöïc vaät (PSTV) trong
doøng soâng vaø vaän toác laéng ñoïng roøng cuûa PSTV. Giaû söû µR = 0,1/ngaøy.
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
34
17
11/14/16
BAØI TAÄP 3.8
Nhaùnh soâng
Soâng chính
Qe = 0,25MG/ngaøy
p = 5 mg P/L
20 ft3/s
x
P = 65µg chl a/L
p = 0,02 mg P/L
Po = 25µg chl a/L
20 mile
Hình veõ baøi taäp 3.3
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
35
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.8
1. Chuyeån ñoåi ñôn vò:
Q = 20 ft3/s
Q = 0,25 MGD hay
hay
Qu = 20 ft3/s x 0,0283 = 0,566 m3/s
Q = 0,25 MGD/22,8245 = 0,01095 m3/s
U = 0,5 ft/s x 0,3048 = 0,1524 m/s
x = 20mile x 1,609km/mile = 32,18 km
U = 0,5 ft/s
X = 20 mile
H = 3 ft
hay
hay
hay
H = 3 x 0,3048 = 0,9144 m
Ke = 0,33/ft
hay
Ke = 0,33/ft x 1ft/0,3048m = 1,0826/m
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
36
18
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.8
2. Toác ñoä taêng tröôûng roøng cuûa phieâu sinh thöïc vaät:
Giaû söû raèng khoâng coù söï haïn cheá chaát dinh döôõng, khi naøy phieâu sinh
thöïc vaät (PSTV) seõ taêng tröôûng theo haøm soá muõ giöõa x = 0 vaø x = 20
mile. Khi naøy ta coù:
⎛
⎞
P
P
t*
20
⎜
⎟
⎟
ln
⎜
⎝
0
⎠
P = P exp
(
Gnt*
⇒ Gn =
)
20
o
- Xaùc ñònh thôøi gian di chuyeån treân khoaûng caùch x = 20 mile tính töø vò trí
ñieåm xaû, t* :
x
u
32,18km ×1000m/ km
0,1524m/ s
t* =
=
= 211155 s = 2,4439 ngaøy
- Toác ñoä taêng tröôûng roøng cuûa phieâu sinh thöïc vaät:
⎛
⎞
P
P
t*
65
25
2,44
20
⎛
⎞
⎟
⎠
⎜
⎟
⎟
ln
ln
⎜
⎜
0
⎝
⎠
⎝
Gn =
=
= 0,391/ngaøy
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
37
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.8
3. Xaùc ñònh toác ñoä taêng tröôûng vaø toác ñoä cheát cuûa PSTV:
a. Xaùc ñònh G(T) theo coâng thöùc (3.32):
G(T) = Gmax (1,066)T−20 =1,8(1,066)23−20 = 2,18/ngaøy
b. Xaùc ñònh Caùc heä soá α1, α2:
Ia IT /f (600 ly/ngaøy)/0,5
- Töø coâng thöùc (3.41b) ta coù:
!o =
=
=
= 4,00
Is
Is
300 ly/ngaøy
- Töø coâng thöùc (3.41a) ta coù:
I
α1 = a exp(−K H) = 4exp −1,0826×0,9144 =1, 4864
(
)
e
Is
c. Toác ñoä quang hôïp trung bình treân toaøn boä chieàu saâu H:
Aùp duïng coâng thöùc (3.41):
2, 718 f
2, 718×0,5
"
$
exp −α −exp −α
o
" $
exp −1, 4864 −exp −4 = 0,2854
# %
G I
(
=
=
)
(
)
(
)
%
(
)
(
)
#
a
1
KeH
1,0826×0,9144
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
38
19
11/14/16
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.8
c. Toác ñoä taêng tröôûng cuûa PSTV:
Aùp duïng coâng thöùc (3.31): Gp = G(T).G(I).G(N). Do giaû thuyeát khoâng coù söï
haïn cheá cuûa chaát dinh döôõng neân G(N) =1.
Gp = G(T ).G( I ) = 2,18/ngaøy ×0,2854 = 0,622/ngaøy
d. Toác ñoä cheát cuûa PSTV:
Aùp duïng coâng thöùc (3.46):
Dp1 = µR (1,08 )T−20 = 0,1×(1,08 )23−20 = 0,126/ngayø
4. Xaùc ñònh vaän toác laéng ñoïng roøng cuûa PSTV:
Töø coâng thöùc (3.68): suy ra:
vs = H(Gp − Dp − Gn ) = 0,9144×(0,622 − 0,126 − 0,371) = 0,1143m/ngaøy
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
39
BAØI GIAÛI BAØI TAÄP 3.8
5. Kieåm tra söï haïn cheá cuûa chaát dinh döôõng:
Thôøi gian ñeå ñaït ñöôïc noàng ñoä chaát dinh döôõng lôùn nhaát cho pheùp (tìm
taïi pi = 25 µgp/L) aùp duïng coâng thöùc (3.24):
P' + pi0 − 25
1
t*25 =
ln
o
P'
Gn
o
ap Gp P
1µgIp/ µgchla× 0,626/ ngaøy×25µgchla/ L
0,391/ ngaøy
o
P' =
=
= 40µgIp / L
o
Gn
0,566 m3 /s× 0,02mg/L + 0,01095 m3 /s× 5 mg/L
W
∑
∑
p0i
=
=
0,566 m3 /s + 0,01095 m3 /s
Q
= 0.115mg/ L = 115 µg Ip/ L
P' + pi0 − 25
1
Gn
1
40 +115 − 25
t2*5
=
ln
=
ln
= 3.01ngaøy
o
P'
0.391/ ngaøy
40
o
*
Do thôøi gian di chuyeån ñeán vò trí x = 20 mile laø ta* = 2,44 ngaøy nhoû hôn t25
= 3,01 ngaøy, neân khoâng coù söï giôùi haïn chaát dinh döôõng phoát pho voâ
cô ñaùng keå xaûy ra vaø G(N) = 1. Caùc phaân tích tính toaùn treân laø hôïp lyù.
TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM
40
20
Tải về để xem bản đầy đủ
23 trang
49120
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mô hình hóa môi trường - Bài tập chương 3 - Lê Hoàng Nghiêm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giai_bai_tap_chuong_3_mon_mo_hinh_hoa_moi_truong_le_hoang_ng.pdf
