365 366 thời kỳ kiệt trên phần lớn sông ngòi của Liên Xô vo mùa đông hay hè - thu trong trờng hợp ny lm hạn chế đáng kể khả năng sử dụng chúng để lấy nớc. Trong khi đó quan trắc đợc dao động lớn của dòng chảy kiệt theo các năm. Do vậy, việc nghiên cứu trạng thái tự nhiên của sông ngòi vo những năm ít nớc nhất với các giá trị dòng chảy nhỏ nhất trong thời kỳ kiệt có ý nghĩa lớn nhất. Nếu nh trong các điều kiện nh vậy, ở trong sông giữ đợc các nguồn lợi sinh thái thì giá trị ny của dòng chảy kiệt (hay cực tiểu) sẽ đợc chấp nhận hoặc nh cho phép tối thiểu (nếu nh trong sông tạo ra các điều kiện trên ranh giới lợi ích sinh thái), hoặc l gốc để tính toán. Lu lợng nớc tính toán (vệ sinh) giữ lại trong sông đợc xác định bằng cách dẫn các hệ số tính đến tổ hợp các nhân tố khác nhau, đặc trng cho ý nghĩa kinh tế của sông ngòi, chế độ sinh hóa v thủy hóa của chúng, khả năng tự lm sạch, dạng ô nhiễm v các điều kiện khác, ảnh hởng đến chất lợng nớc. Chơng 6 dự báo chất lợng ti nguyên nớc Dự báo chất v lợng nớc lục địa l giai đoạn hon thiện của kiểm soát. Các phơng pháp dự báo chất lợng nớc đang áp dụng hiện nay có thể chia ra hai dạng: dựa trên đề xuất bảo ton theo thời gian xu hớng của quá trình diễn ra trong đối tợng nớc vo thời kỳ nghiên cứu chúng (phơng pháp ngoại suy hay phơng pháp khoanh vùng), v dựa trên cơ sở mô phỏng toán học hay nghiên cứu vật lý các quá trình thủy động lực, quá trình lý hóa v các quá trình khác diễn ra trong thủy vực v sông ngòi v tính đến qui luật thay đổi trạng thái của đối tợng nớc với sự thay thế các nhân tố chính xác định trạng thái ny - mô hình hóa quá trình (toán học, vật lý, phòng thí nghiệm) hoặc tạo ra các đối tợng mô hình, lãnh thổ, khu vực. Theo thời gian dự kiến dự báo có thể l hạn ngắn hoặc hạn di. Khi sử dụng phơng pháp ngoại suy, thời gain qt cần phải di hơn thời gian dự báo khá nhiều (từ 3 lần trở lên), bao trọn các thời kỳ nhiều v ít nớc của dòng chảy, còn tính chất phá vỡ chất v lợng dòng chảy cần bảo ton chế độ dừng v đơn hớng. Với sự thay đổi đột ngột các nâhn tố nhân sinh, xác định trạng thái đối tợng nớc, đặc biệt nếu các đột biến ny khó 367 368 tiến đoán, nhận đợc các số liệu dự báo khá thoả mãn thờng khó xảy ra. Kết quả tốt nhất thu đợc khi ngoại suy các đờng cong (hay vùng điểm) sự thay đổi lợng dòng chảy sông ngòi v thể tích nớc thủy vực dới ảnh hởng của các hoạt động kinh tế đã xác định theo các đặc trng trung bình năm của dòng chảy sông ngòi hay mực nớc các thủy vực. Cũng nh vậy theo thời gian các đặc trng chất lợng nớc trung bình năm khá ổn định, chúng có thể sử dụng một cách tơng tự để dự báo. Khi mô hình hóa có thể tạo dựng các mô hình toán học hay vật lý của đối tợng nớc hay các quá trình trong đó chúng diễn ra. Điều ny cho phép phân tích quy luật phát triển v thay đổi trạng thái của đối tợng nớc m không cần tiến hnh các khảo sát ngoi thực địa di. Mô hình toán học chất lợng nớc dựa trên các phơng trình vi phân đạo hm riêng. Nhờ chúng có thể mô hình hóa các điều kiện hình thnh chất v lợng nớc (hoặc l các quá trình riêng biệt chi phối chất lợng nớc) - mô hình thnh phần. Mô hình hóa các dk tối u sự tồn tại đối tợng nớc tính đến tải trọng nớc thải hay khi tiến hnh lấy nớc cùng việc bảo ton chất lợng nớc tiến hnh sử dụng các mô hình tối u hóa. Mô hình chất lợng nớc cần phải khá đơn giản trong sử dụng trên thực tế, không yêu cầu một lợng lớn thông tin ban đầu, bao gồm các nhân tố chủ yếu hình thnh chất lợng nớc, mang tính đại chúng v cho các kết quả khá tin cậy (hoặc có độ chính xác cao). Khi mô hình hóa chất lợng nớc cần tính đến động lực lan truyền ô nhiễm v sự biến hình của chúng theo dọc sông hay theo thể tích thủy vực (xáo trộn v pha loãng nớc). Vì vậy, mô hình tính toán có thể l một, hai hay ba chiều. Tuy nhiên, sự khác biệt lớn trong các phơng pháp tính toán thờng rõ rng ở gần chỗ xả nớc thải, còn trong trờng hợp, nếu nh khoảng cách từ chỗ đó vợt quá 30 m, các phơng pháp khác nhau cho các kết quả gần giống nhau (Phancovskaia v cộng sự, 1982). Sự phân tán các số liệu gần chỗ xả đợc giải thích bởi tính phức tạp của việc xét đến tính chất pha loãng đầu tiên. Khi thnh lập các dự báo tác nghiệp ngắn hạn, nên tập trung áp dụng phơng pháp tính toán sử dụng các hệ số phơng sai v không bảo thủ v nó cho phép xác định trờng phân bố các chất ô nhiễm khi xả nớc thải. Với các dự báo chất lợng nớc hạn di, có thể sử dụn g phơng pháp cân bằng tính toán tính cả lu lợng nớc thải v lu lợng nớc nơi tiếp nhận cũng nh nồng độ chất ô nhiễm. Khi đó các sông vừa v lớn cần đợc chia ra các đoạn tính toán từ tuyến đo ô nhiễm đến tuyến đo kiểm tra hay đến chỗ có nhập lu, hoặc đến tuyến đo ô nhiễm mới. Lựa chọn mô hình toán để dự báo chất lợng nớc đợc xác định bởi sự hiện diện của các số liệu gốc v nhiệm vụ tính toán. Sự ô nhiễm đối tợng nớc v dự báo trạng thái của chúng ở một chừng mực no đó phụ thuộc vo sự phân bố các nguồn ô nhiễm. tối u hóa các nguồn ny cần phải xuất phát từ nhiệm vụ thnh lập điều kiện m với nó ô nhiễm l nhỏ nhất tức l giải quyết vấn đề cực trị (Martruc, 1982) trên cơ sở sử dụng phơng trình khuếch tán chất ô nhiễm lỏng với các số liệu cho 369 370 trớc về trờng vận tốc v các hệ số khuếch tán rối. Vấn đề tìm cực trị đợc giải bằng cách thay đổi lựa chọn các giá trị giả định (cực đại) của tiêu chuẩn vệ sinh trong các điểm tính toán của phạm vi xem xét v lựa chọn điểm nhỏ nhất từ các giá trị cực đại, nó chính l giá trị tính toán. Tính đúng đắn của việc lựa chọn nơi xả nớc thải v xây dựng nơi lấy nớc có thể chính xác bằng phơng pháp mô hình hóa vật lý. Nó cho phép xác định vùng ô nhiễm v xác định dòng chảy ngợc (nếu nó có) cuãng nh mức độ lm sạch nớc thải. Nó cần phải có các bờ v đáy không xói. Khi thnh lập chúng cần tuân thủ các điều kiện đồng dạng thủy lực với tự nhiên. Điều ny đạt đợc bằng cách phân tích các phơng trình vi phân, mô tả quá trình tác động qua lại của nớc thải v nớc tự nhiên trong đối tợng nớc. Khi thiếu hệ phơng trình vi phân có đầy đủ cơ sở có thể sử dụng lý thuyết thứ nguyên, tính đến ảnh hởng của các nhân tố chính xác định quá trình nghiên cứu. Tơng tự động lực học của mô hình v tự nhiên quan trắc đợc nếu nh có tơng tự động học v hình học của chúng v bằng số Frud. Sự thu nhỏ cho phép củav tỷ lệ mô hình có thể từ 1 đến 500 khi giảm độ sâu xuống 10 cm (Phancovskaia v cộng sự, 1982). Ngoi ra mô hình hóa thủy lực chất lợng nớc có thể tiến hnh phơng pháp tơng tự khu ếch tán điện đối lu, dựa trên cơ sở nghiên cứu quy luật lan truyền dòng điện trong môi trờng dẫn điện nh l tơng tự của môi trờng nớc (Drujzinhin, Suskin, 1975). Thực hiện các mô hình toán v tơng tự bằng mô hình số trên các máy tính số điện tử. Nh ví dụ một số lợng cần thiết các thông tin ban đầu với dự báo toán học trờng ô nhiễm trong trờng hợp thiết kế nơi xả nớc thải có thể dùng tập hợp các số liệu cơ bản cho phép tính toán phân bố nồng độ chất ô nhiễm bảo thủ hay không bảo thủ, cũng nh sự thiếu hụt ôxy trong nớc với sự xả nớc thải từ bờ (Phancovskaia v cộng sự, 1982): - lu lợng nớc cực tiểu suất đảm bảo 95 % tại tuyến xả. - độ sâu v độ rộng trung bình của dòng. - diện tích mặt cắt ngang của dòng - độ dốc thủy lực v bán kính lòng dẫn của dòng chảy. - vận tốc động lực v trung bình của dòng chảy. - nồng độ nền v độ hụt nền của ôxy - hệ số tốc độ nhu cầu sinh hóa của ôxy - hệ số tốc độ thông khí - lu lợng nớc thải trên chỗ ra từ ống xả. - nồng độ chất ô nhiễm bảo thủ v không bảo thủ trong nớc thải khi xả. Phụ thuộc vo tính chất tác động qua lại của việc đổ với đối tợng nớc v các mô hình áp dụng, dạng v lợng các thnh phần có thể thay đổi chút ít. Mức độ phức tạp của mô hình đợc xác định bởi số lợng v độ tin cậy của thông tin ban đầu, khả năng sử dụng máy tính v độ mạnh của chúng. Sự hiện diện các mô hình đa dạng dự báo chất lợng nớc 371 372 đã chi phối khả năng lựa chọn kết quả cuối cùng trên cơ sở đánh giá tính hiệu quả kinh tế của các phơng án đang xét, về phần mình lại tính đến khả năng điều khiển hệ thống thủy lợi v cải tiến chúng. Khi đó các con đờng chính của điều khiển l tăng cờng mức độ xử lý nớc thải, hon thiện việc xả nớc hay thnh lập các hồ chứa điều tiết. Ưu thế cho phơng án cần kinh phí v chi phí vận hnh ít nhất với sự bảo ton tiêu chuẩn chất lợng nớc cho phép. Chơng 7 Vùng bảo tồn nớc v dải rừng phòng hộ Vai trò quan trọng trong sự nghiệp bảo vệ các đối tợng nớc l các vùng chuyên dụng, tách theo bờ các sông, hồ v hồ chứa. Sự chỉ định chúng l giữ gìn (hay thnh lập) các điều kiện đối với việc xử lý tự nhiên các nớc bị ô nhiễm, xâm nhập từ lu vực đến khi chúng rơi xuống đối tợng nớc trên đờng đi qua của nớc mặt v dẫn chúng vo nớc ngầm. Đồng thời giảm lợng phù sa, xâm nhập từ lu vực do bo mòn. Điieù ny thúc đẩy sự bảo ton hay khôi phục chất lợng nớc tự nhiên v ở một chừng mực no đó lm chế độ nớc tốt hơn. Các vùng nh thế gọi l các vùng bảo vệ nớc ven bờ hay l các dải bảo vệ nớc cận lòng dẫn. Trong các vùng nh thế các hoạt động kinh tế bị hạn chế hay cấm hon ton. Tiến hnh chủ yếu các biện pháp tổ chức kinh tế, tới tiêu nông lâm nghiệp, kỹ thuật nông nghiệp hớng đến sự giảm bo mòn v tẩy rửa ô nhiễm các đối tợng nớc. Công tác khôi phục rừng có ý nghĩa to lớn do thực vật có chức năng giữ nớc, đặc biệt l rừng. Cây cỏ thâ n gỗ v lau sậy có khả năng dẫn một phần lớn . nhiễm bảo thủ hay không bảo thủ, cũng nh sự thiếu hụt ôxy trong nớc với sự xả nớc thải từ bờ (Phancovskaia v cộng sự, 19 82) : - lu lợng nớc cực tiểu suất đảm bảo 95 % tại tuyến xả. - độ sâu. 365 366 thời kỳ kiệt trên phần lớn sông ngòi của Liên Xô vo mùa đông hay hè - thu trong trờng hợp ny lm hạn chế đáng kể khả năng sử. của dòng. - diện tích mặt cắt ngang của dòng - độ dốc thủy lực v bán kính lòng dẫn của dòng chảy. - vận tốc động lực v trung bình của dòng chảy. - nồng độ nền v độ hụt nền của ôxy - hệ số tốc