Cơ sở tính tốn

Thụng thường nồng độ pH của nước được sử dụng để đỏnh giỏ tỡnh trạng chua phốn của nước. Nhiều nghiờn cứu về đất đai và tớnh chất húa học của nước trong kờnh đó chỉ ra rằng, trong nước chua phốn một quan hệ tồn tại giữa nồng độ pH và cỏc chất húa học khỏc như nhụm, sắt hai, sulphate...

được biểu diễn bằng định luật trao đổi lượng đối với một cõn bằng nhất định (vớ dụ jurbanite hay gibbsite).

Hỡnh 21.1: Sơ đồ quỏ trỡnh hỡnh thành axit trong đất phốn tại Đồng Thỏp Mười

Đối với vựng Đồng Thỏp Mười cú thể cõn bằng thụng qua sự phõn ly của hợp chất Jurbanite:

AlOHSO4 (AlOH)²⁺ + SO₄^2ư(21.34)

Theo luật tỏc động khối lượng (The law of mass action): tốc độ phản ứng xảy ra tỷ lệ với nồng độ phõn tử của chất tham gia phản ứng. Cõn bằng

ẹoàng ruoọng – hoứa tan pha loaừng

Nước mưa

Mưa

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⁺)

Nửụực ngaàm

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⁺

Jurbanite cho luật tích các nồng độ bằng hằng số: ta cho ký hiệu Al là nồng độ nhơm; su là nồng độ sulphat; H là nồng độ hydrogen; OH là nồng độ OH. Do cân bằng từ (21.34) ta cĩ:

Al.OH.Su = Constant (21.35)

Trong mơi trường nước ta cĩ: H.OH = Constant(21.36)

Hình 21.2: Dạng cân bằng hĩa học nước chua phèn ở Đồng Tháp Mười Lấy đạo hàm của (21.35) và (21.36) (đạo hàm của một tích số) ta cĩ:

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 được:

. .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 được:

. .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 được:

logAl + log(OH) + logSu = C1 (21.41) logH + log(OH) = C2(21.42)

Từ (21.41) và (21.42) khử log(OH) sẽ được: 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 được:pH = pSu + pAl + d (21.44)

Ở đây C1, C2 là một hằng số cho trước và các nồng độ ion nhơm, sulphate và hydrogen tại một điểm (x, y, z, t) nào đã được ký hiệu tương ứng là Al, Su, H.

a.1 Hệ phương trình mơ hình 3 chiều

Theo luật bảo tồn nĩi chung (khối lượng, động lượng...) thì sự biến đổi theo thời gian một đại lượng (chẳng hạn nồng độ) trong một thể tích bằng tổng lượng vào thể tích, trừ đi lượng ra khỏi thể tích, cộng với lượng sản sinh ngay trong thể tích trừ đi lượng chuyển hĩa thành đại lượng khác ngay trong thể tích đĩ:

Áp dụng luật bảo tồn này cho nồng độ một chất bất kỳ trong bài tốn của ta (nhơm, sulphat, hydrogen), sẽ cĩ:

( )

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 đĩ: Ci là nồng độ Al, Su & H (i=1,2,3 tương ứng).

Pi là nồng độ tổng cộng của Al, Su, H bị mất đi hoặc được thêm do quá trình tự lắng đọng hoặc tái hịa tan từ đáy.

Di là tổng Al, Su, H (tương ứng i = 1, 2, 3) mất đi do lắng đọng của phù sa xuống đáy.

Với Pi nếu mất thì cĩ dấu âm (-), được thêm thì mang dấu cộng (+).

q: là lưu lượng thêm (hoặc lấy đi) như xả hoặc bơm tưới;

Qr là lưu lượng mưa mà ta giả thiết là khơng cĩ (Al, Su, H) trong mưa hoặc quá nhỏ được bỏ qua.

Qs là lưu lượng trao đổi giữa sơng và ruộng. Ciq và Cis là nồng độ tương ứng trong q và Qs; nếu q và Qs là nước lấy từ sơng thì Ciq = Ci và Cis = Ci.

Trong mơi trường nước, cân bằng Jurbanite và nước cĩ 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 trình này để cân bằng phải cĩ:

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 độ. Hoặc để tiện biến đổi ta đặt L = 0,5L, khi đĩ:

Di =0,5L.Ci (21.47)

Với các lý giải như vậy cĩ 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 đã đã dùng ký hiệu:

a = C3 x C2;b = C3 x C1; c = C1 x C2 (21.50)

r

s Q

Q q+ +

δ = ;φ_i =qC_i^q +Q_sC_i^s (21.51) Đặt r = a + b +c;

r c r

b r

a = =

= β τ

α ; ; (21.52)

Khi đã cĩ thể biến đổi phương trình (21.49) về dạng:

i i

i C F

dt

dC =−δ + ; i = 1,2 (21.53)

Trong đĩ:

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 trình (21.53) thay vào (21.48) sẽ được:

2 2 1 2

1

3 aF bF aC b C

dt

cdC = + −δ − δ (21.54)

Một khi đã tính được C1 và C2 thì dùng (21.44) để tính pH, nghĩa là:

pH = d + pC1 + pC2

Mặt khác vì pH = -logC3 hay C3 = 10-pH chúng ta cĩ thể giải phương trình (21.54) tìm được C3, sau đã tìm được pH. Tuy nhiên, thủ tục này phức tạp và cần nhiều thời gian tính tốn hơn. Cần chú ý rằng d là một thơng số mơ hình cần được tính tốn. Đối với vùng Đồng Tháp Mười, theo Trung tâm Chất Lượng nước và Mơi 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 (ví dụ mặn), trị số d phải được điều chỉnh theo số liệu thực đo.

Phương trình (21.53) và (21.54) là tổng quát cho trường hợp 3 chiều;

các bài tốn trong kênh sơng 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

Để cĩ phương trình cho trường hợp 1 chiều ta lấy tích phân hệ phương trình 3 chiều trên mặt cắt ngang cĩ diện tích A vuơng gĩc với chiều dịng chảy:

Phương trình (21.53) viết dưới dạng các đạo hàm riêng theo ba tọa độ x, y, z:

m z nC

w Ci y v Ci x u Ci t Ci

i +

−

∂ = + ∂

∂ + ∂

∂ + ∂

∂

∂ (21.55)

Trong đĩ: i = 1 tương ứng với Al; i = 2 tương ứng với Su và i = 3 tương ứng với H, cịn n vàm là các hàm số của Ci

u, v, w là thành phần vận tốc dịng chảy theo hướng x, y, z.

Ta xem dịng chảy cũng như nồng độ cĩ hướng phân bố chủ đạo theo trục dịng chảy nên cĩ thể xác định các đại lượng trung bình trên tồn mặt cắt ngang A như sau (đại lượng trung bình cĩ ký hiệu - trên đầu):

U = U+ u’;v = v’; w = w’; ci = C_i + ci’; n = n + n’;m = m + m’ (21.56) Trong đã các đặc trưng trung bình cĩ định 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 dịng chảy; nồng độ C,m và n tương ứng được lấy bình quân mặt cắt.

Theo định 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 được:

1 1 1

( ) ( ) ' ' _i

A

AC AU C u c dA n C m

A t^∂ + A x^∂ + A = − + +μ

∂ ∂

∫

^(21.58)

Trong đĩ:

∫

⁻

=

A

i m nc dA

A ( ' ' ')

μ 1 trong cơng thức (21.58) đã bỏ chỉ số i

Số hạng thứ ba phía trái trong (21.58) thường gọi là số hạng phân tán dọc (longitudinal dispersion). Đối với dịng ổn định và đĩ u, thành phần tải chất liên quan đến tích u’ và c’ cĩ thể biểu diễn tương tự như khuyếch tán 1 chiều (Dent, 1986). Dựa trên cơ sở này, hệ số phân tán E được mơ tả trong thành phần biến thiên nồng độ theo dịng chảy như sau:

∫

^{=− ∂}_∂

A

i

i x

AE C dA

c

u' ' (21.59)

E được gọi là hệ số phân tán (dispersion coeff.). Dấu âm trong (21.59) chỉ rằng vật chất chuyển theo hướng giảm nồng độ.

Với (21.59) cơng thức (21.58) trở thành:

( ) ( )

i i

i i i

AC C

AU C AE nAC Am A

t x x x μ

∂ ∂ ∂ ∂

+ = − + +

∂ ∂ ∂ ∂ (21.60)

Dùng phương trình liên tục trong phương trình Saint Venant đối với dịng chảy một chiều ta cĩ:

( ) _{s r}

A AU q Q Q

t x

∂ ∂

+ = + +

∂ ∂ (21.61)

Khi đĩ phát triển thành phần khuếch tán, phương trình (21.60) trở thành:

i i i i i

i C

x E C t EA C x U A

t

C − +Γ

∂

= ∂

∂

∂

∂

− ∂

∂ +

∂ 1 ) ² ₂ φ

(

Hoặc ^{i i i} _iC_{i i}

x E C t U C

t

C − +Γ

∂

= ∂

∂ + ∂

∂ +

∂ (1 ε) ² ₂ φ (21.62)

Víi: EA

U x A ∂

− ∂

= 1 ε

Chú ý rằng trong φi và Γ_i vẫn cĩ Ci, vì thị (21.62) là phương trình phi tuyến; ta cĩ thể tuyến tính hĩa bằng cách coi Ci trong φi và Γ_i đã biết ở lớp thời gian trước và khi đĩ 0φ_i > ; ε được xem như tham số dùng trong hiệu chỉnh mơ hình.

Phương trình (21.62) là phương trình 1 chiều dùng cho nồng độ Al (i=1); Su (i=2); H (i=3). Đối với H khi đã biết Al và Su, ta cĩ thể dùng cơng thức (21.44) để tính.

a.3 Xác định nồng độ chất trong ơ ruộng

Một chất hịa tan giả thiết được đẩy từ tầng khơng bão hịa xuống tầng nước ngầm ngay khi bề mặt ruộng chứa đầy nước về như khi cĩ hồ chứa phương trình cân bằng trở nên đơn giản. Gọi V là tổng lượng nước trong ruộng, C là nồng độ chất, Cs là nồng độ chất trong trao đổi giữa kênh và ruộng với lưu lượng Qs. Ta giả thiết rằng các chất được hịa tan đĩ u trong ơ như sau:

Cân bằng thể tích: Q_s Q_r Q_e t

V = + +

∂

∂ (21.63)

Cân bằng khối lượng: VC _{s s} ( _g)

Q C F C

t

∂ = +

∂ (21.64)

Trong đĩ: Qr là lượng dịng chảy từ mưa; Qe là lượng nước mất do bốc hơi; Qs là lượng trao đổi giữa sơng và ơ ruộng; F(Cg) chỉ phần vật chất từ tầng đất phĩa dưới (nước ngầm) cĩ nồng độ Cg hoặc vật chất sản sinh từ các nguồn khác nhau:

Thực chất, rất khĩ xác định Cg; Một trong các cơng thức thử nghiệm là:

)) ( exp(

)

(C C₀ a₀ t t₀

F C

j j g

g = =

∑

− − ^(21.65)

Trong đĩ C0i là nồng độ ban đầu tại điểm j trên mặt ruộng vào thời điểm đầu mùa mưa; ao là hằng số thực nghiệm. Phương trình (31) viết dưới dạng sai phân:

VC = V’(C’+α₁Cg)+QsCs.Δt (21.66)

Trong đĩ α₁ là hằng số đặc trưng cho quá trình hịa tan trong Δt; V’, C’ là thể tích nước và nồng độ trong ơ ruộng tại lớp thời gian trước; Cs là nồng độ trong kênh nếu nước chảy vào kênh và bằng C’ nếu nước chảy từ đồng ra kênh. Do đĩ, nếu đặc trưng dịng chảy đã biết thì nồng độ C trong ruộng được tính từ phương trình (21.66)

a.4 Phương pháp số cho bài tốn 1 chiều

Để đơn giản, quy ước dấu ngang trên chỉ thị nồng độ trung bình trong trường hợp 1 chiều được bỏ qua. Đạo hàm tồn phần trong trường hợp này

là: U x

t dt

d

∂ + ∂

∂ +

= ∂ (1 ε)

Khi đã phương trình (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 cĩ:

1 2 1

2

f x N

E N dt

dN − +

∂

= ∂ θ (21.68)

Từ (21.67)2 và (21.67)3 ta cĩ:

2 2 2

2

f x S

E S dt

dS − +

∂

= ∂ θ (21.69)

Phương trình (21.68) và (21.69) điều cĩ chung một dạng tổng quát:

2 2 1

2

K f x K

E f dt

df − +

∂

= ∂ (21.70)

Nếu trong một bước thời gianΔt ta xem K1, K2 là giá trị đã biết ở lớp thời gian trước thì cĩ thể giải (21.70) bằng phương pháp phân rã (Fractioned Step Method) như sau:

2

1f K

dt K

df =− + (21.71)

Dọc theo đường đặc 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 đã fo là giá trị của f tại giao điểm của chân đường đặc 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 tác khối lượng lúc này được xác định theo dạng phương trình (21.54):

Al.Su + δ = τ1.H (21.74)

Sử dụng phương trình (21.59) đối với i = 3, phương trình (21.74) trở thành

Su² + (τ1 - N)Su - τ1.S + δ = 0 (21.75)

Nếu ( δ= 0, phương trình (21.75) là một phương trình đại số bậc 2 cĩ thể tìm được lời giải của Su và sau đĩ, từ phương trình (21.59), Al và H hay pH cĩ thể tính tốn được.

Để tính tốn nồng độ phèn phải cĩ trường vận tốc trên mạng kênh sơng nhờ mơ hình thủy lực mà về cơ bản là giải hệ phương trình Saint-Venant bằng phương pháp số. Các số liệu đầu vào cho bài tốn thủy lực là số liệu địa hình mặt cắt ngang sơng, kênh, diện tích các ơ ruộng, kích thước cầu cống, mực nước hoặc lưu lượng tại các biên của mực tính tốn, các yêu cầu sử dụng nước (bơm, tưới..), các số liệu về khí tượng thủy văn như mưa, bốc hơi, giĩ. Trạng thái xuất phát về mực nước H, lưu lượng Q (điều kiện đầu) trên mạng kênh sơng (cĩ thể cho một cách gần đúng). Kết quả tính tốn của mơ hình thủy lực là mực nước H, lưu lượng Q và vận tốc U trên tồn mạng kênh sơng. Số liệu vận tốc được sử dụng trong mơ hình LANDTRU để tính nồng độ nhơm Al³⁺, nồng độ Sunphat SO42- và từ đã tính được pH trên tồn mạng. Đầu vào cho mơ hình LANDTRU như vậy sẽ là trường vận tốc từ mơ hình thủy lực, nồng độ nhơm, sulphat ban đầu trên mạng và nồng độ theo thời gian tại các biên của miền tính tốn.

Thứ tự tính tốn sẽ như sau:

+ Nhập điều kiện địa hình, điều kiện biên H, Q, nhơm, sulphat tại các biên

+ Nhập điều kiện ban đầu H, Q và nồng độ nhơm, sulphat + Trong một bước thời gian Δt:

- Chạy mơ hình hình thủy lực để tính H, Q và trường vận tốc - Chạy mơ hình LANDTRU để tính nồng độ nhơm, sulphat và pH Quá trình này được lặp lại với bước thời gian khác khi dùng các giá trị mới tính làm điều kiện đầu

+ Kết thúc tính tốn, 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 Đồng Tháp Mười cách Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 110km, cĩ diện tích 15ha đất chua phèn.

Khu thí nghiệm chính gồm 4 ơ ruộng với diện tích mỗi ơ là 1,2ha, được phân cách bởi các kênh tiêu và bờ bao nhỏ dùng cho các thị nghiệm nơng nghiệp khác nhau. Vùng thí nghiệm được bao quanh bởi một hệ thống kênh mương cĩ bề rộng từ 4 - 30m và chiều sâu từ 1,5 đến 3,5m và bị ảnh hưởng bởi chế độ bán nhật triều.

Đất chua phèn vùng thí nghiệm Tân Thạnh nằm trong vùng nhiệt đới, nĩng ẩm. Trong mùa khơ đất đai bị khơ và nứt nẻ tạo điều kiện cho oxy tiếp xúc với lớp đất sâu hơn. Kết quả là sự oxy hĩa và quá trình axit hình thành.

Ngay những cơn mưa lớn đầu mùa trong khoảng tháng 5 đến tháng 7, nước rị rỉ chứa nhiều độc chất của phèn đầu hình thành. Nước tiêu tập trung trên những kênh cạn và với những cơn mưa tiếp theo nước axit chảy vào kênh mương và làm cho nước trong kênh bị nhiễm nặng nồng độ các chất Al³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, SO42- và pH giảm đến 2, ảnh hưởng đến phát triển nơng nghiệp và thủy sản.

Để mơ phỏng chế độ dịng chảy, mơ hình thủy lực được sử dụng. Mơ hình gồm 15 nhánh sơng kênh, 41 mặt cắt ngang và 7 nút. Số liệu mực nước tại 5 trạm đo H1, H2, H3, H4 và H5 được sử dụng làm các điều kiện biên.

Sử dụng các bước tính tốn như đã trình bày ở trên, một chương trình máy tính tính tốn nước chua phèn được xây dựng và được nối kết với mơ hình thủy lực. Mơ hình kết hợp này được sử dụng để tính tốn nồng độ các chất Al³⁺, SO42- và pH như là hàm số của thời gian tại 41 trạm từ ngày 6 đến 20 tháng 6 năm 1991. Các trị số tính tốn và đo đạc về pH tại các trạm lựa chọn theo thời gian được trình bày trong các hình dưới đây. Các trị số cực đại và trung bình được tổng hợp như sơ đồ sau:

Gi¶i p tÝnh A

Hỡnh 21.3: Sơ đồ khối mụ hỡnh LANDTRU (Tụ Văn Trường)

Bắt đầu tính

Nhập H, Q, Al³⁺, SO₄^2-ban đầu t=0

Giải hệ Saint-Venant tính H,Q

Giải phương trình lan truyền chất tính Al³⁺, SO₄^2-trong kênh

Tính Al³⁺, SO₄^2-trong ruộng

Tính pH trong kênh, ruộng pH=pAl+pSO₄+d

Lưu kết quả

Tính tiếp

In kết quả

Dừng tính

Có

Không

t=t+Δt Nhập số liệu địa hình,

điều kiện biên

Bảng 21.1. Các trị số pH đo đạc và tính tốn tại các điểm lấy mẫu trong khu vực nghiên cứu

Trạm H1 H2 H3 H4 S1 S2 S3 S4

Trị số pH lớn nhất

Tính tốn 3,49 3,36 3,31 3,32 3,57 3,45 3,32 3,06

Đo đạc 3,67 3,7 3,39 3,34 3,62 3,53 3,38 3,08

Trị số pH trung bình

Tính tốn 3,07 3,11 2,97 2,94 3,12 3,03 2,92 2,63

Đo đạc 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

Hình 21.5: Kết quả tính tốn và thực đo độ pH tại trạm H₄ từ ngày 6-20/6/1991

Hình 21.6: Kết quả tính tốn và thực đo độ pH tại trạm S₃ từ ngày 6-20/6/1991

Hình 21.7: Kết quả tính tốn và thực đo độ 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 bình pH rất phù hợp giữa mơ hình tính tốn và tài liệu thực đo.

Tuy nhiên, sự lan truyền của các độc tố phèn trong kênh rạch là lĩnh vực mới nghiên cứu và rất phức tạp. Hình dạng của đường quá trình pH theo thời gian giữa thực đo và tính tốn cần được tiếp tục nghiên cứu xác định được độ lớn của khu vực tiêu nước đến hệ thống kênh mương Tân Thạnh bởi vì mực nước, lưu lượng và mức độ chua phèn trong đồng ruộng luơn luơn tương tác với hệ thống kênh mương.

Từ các kết quả nghiên cứu mơ hình lan truyền nước chua phèn LANDTRU, Tơ Văn Trường và cộng sự đã ứng dụng vào bài tốn quy hoạch cải tạo đất phèn. Quy mơ kích thước của kênh, vị trí của cống và chế độ vận hành được khuyến cáo một cách cụ thể để tiêu chua, xổ phèn một cách khoa học và hiệu quả ở vùng đất phèn Đồng Tháp Mười.

b.2 Đề xuất phương án cải tạo chua phèn vùng Bo Bo, Bắc Đơng, Đồng Tháp Mười

Với các trận mưa đầu mùa, nước phèn từ các rốn phèn trong vùng này tràn ra các kênh làm ơ nhiễm cả một vùng trong Đồng Tháp Mười. Mục tiêu của việc cải tạo đất phèn cho vùng này là sử dụng các biện pháp dịng chảy để tăng lượng nước pha lỗng và tiêu nhanh lượng nước nhiễm phèn ra sơng Vàm Cỏ Tây. Luận án đã tính tốn cho phương án đào thêm 3 kênh từ kênh 12 ra sơng Vàm Cỏ Tây với chiềurộng đáy b = 10m, cao trình -3m, đầu kênh ở Vàm Cỏ Tây cĩ các cống điều tiết rộng 7m. Các kênh ở vùng Bo Bo được nạo v?t và làm thêm các cống đầu kênh Trà Cú Thượng, T2, T4, T6. Điều kiện đầu vào cho tính tốn là mưa trung bình tháng, triều trung bình, địa hình năm 2000. Kết quả tính tốn cho phương án đào 3 kênh so với phương án nền địa hình năm 2000 được cho trong bảng dưới đây với cống vận hành một chiều là chỉ cho chảy ra sơng Vàm Cỏ Tây cịn vận hành 2 chiều là cho chảy tự do vào và ra.

Bảng 21.2: Lưu lượng nước đi vào và đi ra vùng Bắc Đơng nửa đầu tháng 6 Đơn vị: m³/s

Vận hành hai chiều Vận hành một chiều Phương án

Chảy vào

Chảy ra

Mưa Cịn lại Chảy vào

Chảy ra Mưa Cịn 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 cĩ thể thấy rằng cống vận hành một chiều giúp cho tiêu thốt tốt hơn trường hợp để cống chảy hai chiều. Khi đĩ, lượng nước vào nhiều hơn, làm tăng khả năng pha lỗng và lượng tiêu ra cũng nhiều hơn làm giảm lượng nước phèn trong vùng. Đặc 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.

21.4. PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH SỬ DỤNG PHẦN MỀM EXCEL

Trong tài liệu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (Trang 98-115)