Giáo trình: Mô hình hóa môi trường docx

1
GIÔÙITHIEÄUMOÂNHOÏC
2
1. Mụctiêumônhọc: Giáotrình
“Môhìnhhóamôitrường”cungcấp
cáckiếnthứccơbảntrongmôhình
hóamôitrường. Giáotrìnhnàược
trangbòchosinhviêncũngnhưhọc
viêncaohọcngànhmôitrườngsaukhi
đãđượchọccácgiáotrìnhcơsởnhư
toáncaocấp, toánứngdụngtrongmôi
trường, cơlưuchất.
3
n Kèmtheocó02 phầnmềmthựchànhmô
hìnhhóamôitrường.
n Phầnmềmthứnhấtbaogồmtínhtoáncác
lờighigiảitíchcủagiáotrìnhtrên, giảibài
toánthủylựcmộtchiềubằngphươngtrình
số, bàitoánlantruyềnchấtbằngcácsơđồ
tínhkhácnhauvàso sánhvớinghiệmgiải
tích, cùngvớimộtsốtiệníchkhácnhau
nhưđồthò, in ấn, …
4
n Phầnmềmthứhaigồmcácnôidung tính
toánônhiễmkhôngkhíđốivớimộtnguồn
điễmcao, nhiềunguồnđiểm, tínhtoáncác
thôngsốkhítượngphụcvụmôhình,…
5
2. Thờigianhọc: gồm30 tiếtlýthuyếtvà15 tie
á
t

thựchànhtrênmáytính.
3. Nộidung mônhọc: gồm8 chươngvà2
phầnmềm.
4. Kiểmtra: Thivấnđápvàtrênmáytính.
6
n Chương I.MỞĐẦU
n Chương II. ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG
n Chương III. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG
KHỐI LƯNG
n Chương IV. HỆTÁC ĐỘNG TIẾN
n Chương V. HỆTÁC ĐỘNG LÙI
n Chương VI. SỰPHÂN TÁN
n Chương VII .LỜI GIẢI GIẢI TÍCH CHO
MỘT SỐTRƯỜNG HP
n Chương VIII. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
7
1. Vai trò, ýnghóa mô hình hóa môi trường:
Ø Phân tích hiện trạng.
Ø Đánh giáxu hướng biến đổi của môi trường.
Ø Đánh giátác động môi trường ĐTM.
Ø Các bước xây dựng mô hình hóa.
2. Một sốkhái niệm cơ bản.
3. Tác nhân đồng nhất (hệsốđồng nhất).
4. Nguyên lýbảo toàn vàcân bằng khối lượng.
8
1.Động học phản ứng.
2.Phản ứng bậc 0, 1, 2, bậc n.
Ø Phản ứng bậc 0.
Ø Phản ứng bậc 1.
Ø Phản ứng bậc 2.

Ø Phản ứng bậc n.
Ø Phân tích sốliệu xác đònh tốc độphản ứng.
Ø Phương pháp tích phân.
Ø Phương pháp vi phân.
Ø Phương pháp giátrò đầu.
Ø Phương pháp bán phân rã.
Ø Các phương pháp khác.
Ø Ảnh hưởng của nhiệt độ.
9
1.
Ph
ư
ơng tr
ì
nh cân ba
è
ng kho
á
i l
ư
ơ
ï
ng cho he
ä
tro
ä
n to
á
t
Ø Sựbiến đổi vật chất.

Ø Các nguồn tải nạp.
Ø Dòng ra.
Ø Phản ứng.
Ø Lắng đọng.
2.Lời giải cho hệổn đònh
Ø Hàm chuyển đổi vàthời gian tồn tại.
Ø Hàm sốchuyển đổi.
Ø Thời gian tồn tại.
Ø Sựbiến đổi chất ô nhiễm theo thời gian.
10
3.Nghiệm riêng
Ø Tải nạp xung.
Ø Tải nạp bậc thang.
Ø Tải nạp tuyến tính.
Ø Tải nạp mũ.
Ø Tải nạp hình sin.
Ø Nghiệm tổng cộng.
Ø Chuỗi Fourie.
11
1. Phương trình cân bằng khối lượng.
2. Hệkhông ổn đònh.
3. Các phản ứng của hệtiến.
12
1. Phương trình cân bằng khối lượng.
2. Đối với hệnhiều lò.
3. Sựbiến đổi theo thời gian.
4. Các phản ứng thuận nghòch
Ø Hệđóng.
Ø Hệmở.
13

1. Sựchuyển tải vàphân tán.
2. Đònh luật thứnhất của Fick.
3. Mô hình vònh –hồ.
14
1.Hệổn đònh
Ø Trường hợp lýtưởng.
Ø Dòng chảy tầng.
Ø So sánh giữa mô hình lòtrộn tốt vàtrường hợp
dòng chảy tầng.
Ø Quátrình chuyển tải vàkhuếch tán.
Ø Một sốứng dụng của dòng chảy tầng cho sông
suối.
Ø Một sốứng dụng cho vùng cửa sông đối với mô
hình lòtrộn tốt.
2.Hệkhông ổn đònh
Ø Khi không có khuếch tán rối.
Ø Các mô hình lan tỏa.
3.Một sốcông thức áp dụng.
15
1.Phương trình lan truyền ô nhiễm không khí
Ø Phương trình cơ bản.
Ø Đơn giản hóa phương trình lan truyền.
Ø Nghiệm giải tích.
2. Phương pháp GAUSS.
Ø Công thức cơ sở.
Ø Sựbiến dạng mô hình GAUSS (đổi gốc tọa độ, tính
đến sựphản xạnồng độ) cực đại chất ô nhiễm
Ø Hệsốkhuyếch tán vàđộổn đònh khíquyển.
3. Các công thức phụtrợ.
Ø Chiều cao hiệu quảống khói.

Ø Quátrình lắng đọng.
16
4. Phương pháp Berliand M.E.
Ø Nồng độchất ô nhiễm đối với khívàbụi nhẹ.
Ø Nồng độchất ô nhiễm đối với bụi nặng.
Ø Công thức tính vận tốc giótheo độcao.
Ø Nồng độchất ô nhiễm trong điều kiện không gió.
5. Nồng độchất ô nhiễm do nhiều nguồn thải gây ra
Ø Tần suất gió, hệsốtrung bình.
Ø Tính toán nồng độchất ô nhiễm theo tần suất gió.
Ø Tính toán nồng độtương đối tổng cộng do nhiều
nguồn điểm cao gây ra.
1
Chương 1:
MỞ ĐẦU
2
I. Vai trò, ýnghóa mô hình hóa môi trường:
Ø Phân tích hiện trạng.
Ø Đánh giáxu hướng biến đổi của môi trường.
Ø Đánh giátác động môi trường ĐTM.
Ø Các bước xây dựng mô hình hóa.
II. Một sốkhái niệm cơ bản.
III. Tác nhân đồng nhất (hệsốđồng nhất).
IV. Nguyên lýbảo toàn vàcân bằng khối lượng.
3
I. Vai trò, ýnghóa mô hình hóa môi trường
Ÿ Phân tích hiện trạng: dựđoán cócơ sởvề
chất lượng môi trường một cách liên tục về
không gian vàthời gian
Ÿ Đánh giáxu hướng biến đổi của môi trường:

Ÿ xửlýmột lượng thông tin lớn trong thời gian
cực ngắn,
Ÿ thông tin đầu ra lànhững thông sốmôi trường
biến đổi theo thời gian vừa mang tính đònh
tính vừa mang tính đònh lượng một cách chính
xác.
Ÿ Đánh giátác động môi trường: đònh lượng
hóa những tác động một cách cụthểhơn.
4
I.2. Các bước xây dựng mô hình hóa
Môi Trường
Đầu
vào
Đầu ra
5
Các xem
xét khác
-Bức tranh môi trường toàn
cảnh.
-Xác đònh vấn đề?
-Nguyên nhân ô nhiễm Môi
trường?
-Tính chất ô nhiễm ntn?
-Mức độảnh hưởng?
-Xem xét diễn biến xu hướng
-Đánh giátác động
-Đánh giárủi ro
-Xác đònh đối tượng tác động.
-Cách thức tác động
-Thiết kếchương trình quản

lý
-Lập kếhọach thực hiện
-Thu nhận kệt quảphản hồi
Xem xét phân tích
thông tin môi trường.
Quan trắc cónội
dung, mục đích cụthể
Tác động quản lý
(chương trình quản lý)
Quan trắc tổng thểhiện
trạng môi trường
-Dựán KTXH
-Họat động sx
-Họat động khai thác
tài nguyên
-Không cấp phép đầu tư
-Tác động pháp lý
-Loại bỏ
Cấp phép đầu tư
Cho phép họat động
Hình I-1: Sơ đồkhối mô tảcấu trúc của hệthống
quản lýmôi trường.
6
Phần mềm + Phần cứng
³+ ¿
§Thông tin đònh tính, đònh lượng.
§Phạm vi ảnh hưởng: diện tích,vò
trí thểhiện bằng bản đồ.
§Đối tượng bò tác động: mức độtác
động vào từng đối tượng cụthể.

§Diễn biến lan truyền, biến đổi
theo không gian vàthời gian.
§Xác đònh những rủi ro cụthể: cụ
thểhóa những rủi ro, ước lượng
được tần xuất một các chính xác
hơn. Nétránh được rủi ro.
Giải pháp quản lýcụthể, hòan
thiện, hiệu quả
§Thông tin mang tính đònh tính,
§Thiếu tính cụthể.
§Không cóđược sựcơ sởvững
chắc cho những phân tích sâu( về
lan truyền, biến đổi, phạm vi mức
độtác động.
Các giải pháp quản lýcòn hạn chế
vềsựhiệu quả
Xem xét phân tích thông
tin môi trường.
“Nhưthếnào”
§Tính chất ô nhiễm ntn?
§Mức độảnh hưởng?
§Xem xét diễn biến xu
hướng
§Đánh giátác động
§Đánh giárủi ro
Sốliệu đầu vào về:
Biến môi trường
Thông sốđo đạc
Sốliệu đầu vào về:
Các thông sốtính toán.

Ước lượng, công suất, tải lượng
Mô hình
Hình 1.2: Sơ đồkhối mô
tảcấu trúc của MMH và
so sánh với phân tích
đònh tính
7
Sụ ủoquaựtrỡnh quaỷn lyựnguon nửụực:
8
I.3. Một sốkhái niệm cơ bản:
•_ Khối lượng: lượng chất thải trong hệđược
mô tảbằng khối lượng của chúng.
•_ Nồng độ:
•C: Nồng độ[ML
-3
]
•m: khối lượng [M]
•V: Thểtích [L
3
]
m
C
V
=
9
Một vài giátrò của các yếu tốchất lượng nước
với đơn vò đo lường cơ bản:
Ÿ S‰[‰] Û [g/l] Û [kg/m
3
] Û [ppt]

Ÿ DO, BOD, NO
2
[mg/l] Û [g/m
3
] Û [ppm]
Ÿ PO
4
,Chla, Toxics [μg/l] Û [mg/m
3
] Û [ppb]
Ÿ Toxic [ng/l] Û [μg/m
3
] Û [pptr]