Ứng dụng phương pháp tối ưu biến phân để hiệu chỉnh tham số cho bài toán lan truyền ô nhiễm hai chiều

Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước là vấn đề rất đáng lo ngại. Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn.

Ở thành phố Hà Nội, tổng lượng nước thải của thành phố lên tới 300.000 – 400.000 m3/ngày; hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở sản xuất có xử lý nước thải; lượng rác thải sinh hoại chưa được thu gom khoảng 1.200m3/ngày đang xả vào các khu đất ven các hồ, kênh, mương trong nội thành; chỉ số BOD, oxy hoà tan, các chất NH4, NO2, NO3 ở các sông, hồ, mương nội thành đều vượt quá quy định cho phép. Vì vậy việc giữ gìn và bảo vệ môi trường đă trở nên vấn đề bức xúc

Hiện nay phương pháp thực nghiệm trực tiếp với hệ sinh thái tự nhiên thường gặp khó khăn và trong nhiều trường hợp là không thể. Cho nên khả năng mô phỏng bài toán môi trường trong phòng thí nghiệm thường rất hạn chế. Các mô hình toán học là công cụ cơ bản cho tính toán định lượng cũng như áp dụng vào thực tế khi nghiên cứu các hệ sinh thái nước. Trên thực tế nhiều kênh sông có chiều dài lớn, thẳng và nước nông cho nên một số thành phần trong phương trình mô tả có thể được rút gọn. Hiện nay bài toán giải số các mô hình môi trường đang được đặt ra cấp thiết. Trong luận văn này trình bày một ứng dụng phương pháp đồng hóa số liệu để hiệu chỉnh bộ tham số cho bài toán ô nhiễm. Phương pháp này đã được nghiên cứu ứng dụng cho mô hình tính toán ô nhiễm nước của nhóm nghiên cứu lũ lụt Viện Cơ học trong chương trình nghiên cứu đề tài cấp Viện Khoa học Việt nam 2009-2010.

Việc tìm hiệu chỉnh ra bộ thông số tối ưu để nâng cao chất lượng tính toán của các mô hình mô tả dòng chảy, giúp mô hình mô tả mức độ lan truyền ô nhiễm gần với thực đo hơn. Hiện nay có rất nhiều mô hình lan truyền chất đã được nhập từ nước ngoài để áp dụng tính toán lan truyền chất như MIKE11, SARR… Tuy nhiên để có một chương trình phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta Viện Cơ học đã xây dựng mô hình nghiên cứu mô tả lan truyền chất trong nước mặt 1 và 2 chiều. Trong luận văn, mô hình này được phát triển ứng dụng đồng hóa số liệu bằng phương pháp tối ưu biến phân để hiệu chỉnh tham số cho bài toán ô nhiễm nước 2 chiều.