Kết quả đề tài: Đạt

Xây dựng hệ thống phần mềm hỗ trợ cảnh báo sớm tới cộng đồng về những trường hợp khẩn cấp như phát sinh bệnh cúm H5N1, sự bùng nổ của dịch bệnh dựa trên công cụ CSDL truyền thống, CSDL không gian, internet GIS, công nghệ Web và các công cụ công nghệ thông tin khác

Năm bắt đầu thực hiện: 2009

Năm kết thúc thực hiện: 2010

Năm nghiệm thu: 30/06/2011

- Phát triển mô hình mô phỏng chất lượng nước 1 chiều trong đó các chất hào tan, ô nhiễm được tính đồng thời; - Ứng dụng phương pháp lọc Kalman tuyến tính hiệu chỉnh kết quả cho bài toán ô nhiễm nước 2 chiều; - 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; - Ứng dụng đồng thời hai phương pháp SEIK và phương pháp tối ưu biến phân để hiệu chỉnh tham số cho bài toán ô nhiễm nước 2 chiều; - So sánh nồng độ các chất ô nhiễm tại 2 vùng tính và đo là sông Đáy và hồ Thanh nhàn với TCVN 1995 cùng với các kiến nghị kèm theo; - Ứng dụng phương pháp song song hóa nhằm tăng tốc độ tính toán cho bài toán ô nhiễm nước hai chiều; Làm chương trình giao diện cho bài toán ô nhiễm một và hai chiều.

Việt Nam có hệ thống sông hồ chằng chít trên đồng bằng Bắc bộ, Trung bộ và Nam bộ. Tại các khu dân cư, các khu công nghiệp hoạt động và thải nhiều chất gây ô nhiễm vào các nguồn nước. Vì vậy việc tính toán mô phỏng quá trình truyền chất trên mạng lưới sông hồ là yêu cầu cấp thiết hiện nay. Vấn đề lan truyền chất vào các nguồn nước được quan tâm và được nghiên cứu rất nhiều trong và ngoài nước. Các mô hình lan truyền chất đã được nhập từ nước ngoài để áp dụng tính toán mô phỏng quá trình lan truyền chất trên mạng lưới sông hồ là yêu cầu cấp thiết hiện nay. Vấn đề lan truyền chất vào các nguồn nước được quan tâm và được nghiên cứu rất nhiều trong và ngoài nước. Các mô hình lan truyền chất đã áp dụng nhập từ nước ngoài để áp dụng tính toàn lan truyền chất như MIKE11, SARR... Tuy nhiên để có một chương trình phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta năm 2006-2007 Viện Cơ học đã xây dựng mô nghiên cứu mô tả lan truyền chất trong nước mặt 1 và 2 chiều. Trong đề tài này nhóm tác giả tiếp tục phát triển ứng dụng một số phương pháp toán học hiện đại trên thế giới và đã đưa ra các kết quả sau: \- Đã phát triển mô hình tính ô nhiễm một chiều cho một vùng sông có cả phần hợp lưu. Đây là điểm mở rộng hơn so với yêu cầu của đề cương vì nồng độ tính phần hợp lưu phải thỏa mãn qui luật bảo toàn tổng nồng độ các nhánh đỏ vào phải bằng tổng các nhánh đổ ra. Mô hình này có tính đến sự thay đổi nồng độ trong ngày do tác dộng của nhiệt độ và ánh sáng. Mô hình đã được kiểm tra bởi bài toán lan truyền chất mẫu. Mô hình được tính thử nghiệm cho sông Đáy với các chỉ số BOD, NH3, NO3, PO4 (Phốt phát). \- Đã phát triển sử dụng chương trình lọc Kalman tuyến tính hiệu chỉnh các kết quả tính cho chương trình tính toán ô nhiễm một chiều. Kết quả tính có sử dụng hiệu chỉnh bằng lọc Kalman có kết quả gần với thực đo hơn \- Mô hình tính ô nhiễm một chiều đã được viết dưới dạng phần mềm có giao diện với cả hai chức năng có hoặc không sử dụng phương pháp lọc Kalman. \- Đã phát triển mô hình tính ô nhiễm hai chiều ứng dụng cho một hồ chứa tự nhiên. Mô hình đã được kiểm tra bởi 3 bài toán mẫu về thủy lực và 1 bài toán mẫu về lan truyền chất 2 chiều. Mô hình này tính ô nhiễm cho tổ hợp các chất có tác động qua lại. Mô hình được tính toán thử nghiệm cho hồ Thanh Nhàn Hà Nội với 6 chỉ số: BOD5, NH3, NO3, SO4, COD. So với yêu cầu của đề tài tính thử nghiệm cho 3 chỉ số BOD5, NH3, NO3 mô hình đã tính kiểm tra thêm 3 chỉ số là SO4, PO4, COD. Kết quả của chương này được thể hiện trên 2 bài báo đã công bố là kết quả của luận văn thạc sĩ nghành cơ học. \- Đã ứng dụng phương pháp đồng hóa số liệu bằng phương pháp tối ưu biến phân để hiệu chỉnh bộ tham số khuyếch tán D và tham số chuyển đổi K. Bộ tham số này được tìm bằng cách xây dựng bài toán liên hợp sau đó tìm hầm grandient J(D), J(K) và tối ưu hóa bằng phương pháp grandient. Các tham số D, K thay đổi phụ thuộc vào vị trí của phân tử (phụ thuộc không gian). Với bộ tham số được tìm sau khi tối ưu bài toán ứng dụng thử nghiệm có kết quả gần đúng với thực đo hơn khi không sử dụng hiệu chỉnh tham số. Trong chương này đã tổng kết giá trị tính toàn có hay không hiệu chỉnh tham số và thực đo, so sánh với tiêu chuẩn ô nhiễm của VN năm 1995 và đánh giá mức độ ô nhiễm hồ Thanh nhàn tại thời điểm đo đạc theo tiêu chuẩn này. Kết quả nghiên cứu của chương này được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu của đề tài hợp tác với nhà toán học Pháp GS.F.X.Le Dimet. \- Đã xây dựng phát triển phương pháp lọc Kalman phi tuyến SEIK hiệu chỉnh kết quả. các kết quả của chương này đã được tiến hành trong nhóm nghiên cứu cùng nhà toán học Pháp (GS. Phạm Đình Tuấn). Phương pháp lọc Kalman phi tuyến SEIK có ưu điểm là chương trình vừa tính vừa hiệu chỉnh cho toàn bộ hệ thống phần tử, bên cạnh đó phương pháp đã giảm bậc tính toán bằng phương pháp phân tích ma trận sai số dưới dạng tích cảu mà trân véc tơ riêng, giá trị riêng, véc tơ riêng chuyển vị sau đó bậc ma trận được giới hạn lại bởi các tiêu chuẩn đánh giá. Điều này làm cho bài toán được tính nhanh hơn nhiều đối với những bài toán lớn tính cho nhiều phân tử cũng như tính nhiều chất ô nhiễm cùng một lúc. Phần phi tuyến đã được làm giảm nhẹ bởi cách tính các hàm trung bình. Chương này trình bày lý thuyết xây dựng và ứng dụng cho một bài toán mẫu giả định sau đó ứng dụng cho bài toán tính ô nhiễm của hồ Thanh nhàn. Kết quả tính nồng độ một số chỉ số là BOD5, NH3, cOD, SO4 gần với thực đo và được thể hiện trên các hình vẽ. Kết quả của chương này được viết trong bài báo gửi đăng tại tạp chí Comptes Rendu Mecanique của Pháp. Chương này là phần mở rộng thêm của đề tài về lọc Kalman cho ô nhiễm nước hai chiều (trong đề cương chưa đề cập tới). Trong chương này các chất NO3, PO4 chưa sử dụng được lọc Kalman phi tuyến do chương trình chưa ổn định với các chất này. Nguyên nhân có thể là các chất khác ảnh hưởng trực tiếp đến việc hiệu chình các chất này. Nguyên nhân có thể là các chất khác ảnh hưởng trực tiếp đến việc hiệu chỉnh các chất này. Chương trình sẽ hoàn thiện để khắc phục nhược điểm này trong bước tiếp theo phát triển mô hình. \- Chương trình ô nhiễm nước hai chiêu cùng với phương pháp hiệu chỉnh tham số và lọc Kalman SEIK đã được viết dưới dạng phần mềm có phần giao diện. \- Đã sử dụng phương pháp tính song song Open MP cho máy tính PC đa lõi cho bài toán ô nhiễm hai chiều. Kết quả thời gian đã được rút ngắn nhiều so với không tính song song. Máy tính sử dụng trong chương trình chỉ cần là máy PC đủ mạnh 4 lõi hoặc hơn. \Đề tài cũng đã đạt được các yêu cầu sau: \- Mô phỏng tính toán chất lượng nước 1 và 2 chiều bằng phương pháp tính. \- Nâng cao chất lượng tính nồng độ ô nhiễm trong nước bằng phương pháp hiệu chỉnh tham số sử dụng tối ưu biến phân, hiệu chỉnh kết quả tính bằng phương pháp lọc Kalman cho bài toán ô nhiễm nước một chiều và lọc Kalman cải tiến SEIK cho bài toán ô nhiễm nước hai chiều. \- Tăng tốc độ tính toán bằng phương pháp tính song song trên máy tinh PC đa lõi bằng phương pháp OpenMP. \- Có phần giao diện của mô hình dễ dàng cho người sử dụng. \- Nâng cao trình độ nghiên cứu về chất lượng nước của cán bộ. \- Góp phần đào tạo cán bộ: một phần đề tài sẽ là luận văn thạc sĩ của cán bộ trẻ tham gia đề tài.

Đề tài độc lập