Bài giảng MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG - Phần 7 doc

241
Đốivớitạpchấtnặng
( )
(
)
( ) ( ) ( )
ww
w
w
pw
++
+
+G+
=
1
10
21
1
1
112
0,,
xkxkn
uMH
yxC
n
( )
÷
÷
ø
ö
ç

ç
è
æ
-
+
-´
+
xk
y
xkn
Hu
n
0
2
1
2
1
1
4
1
exp
w - là tốc độ rơi của các hạt có dạng hìnhcầu, trong đó ρ
p
-mậtđộ các hạt
bụi, r
p
- bán kính của chúng. Trongcôngthứctrên w được xác địnhbằng
cm/s, còn ρ
p
và r

p
đượcchobằngg/cm
3
và mm tương ứng.
22
.10.3.1
pp
rw r=
-
( )
nk
w
+
=w
1
1
242
(
)
( )
(
)
( )
,
1
5.11063.0
5.1
10
1
15.1

1
2
w
w
w
w
e
uk
k
Hu
Mn
C
n
m
+G
++
=
+
+
1
2
1
1
)5.1()1( kn
Hu
x
n
m
w
++

=
+
Nồng độ cực đạitạimặtđất
§ M –Lượng thải(côngsuấtnguồn thải) (mg/s);
§ k
1
– là hệ số khuếch tánrối ở độ caoz
1
= 1m (m
2
/s);
§ n –số mũ hàmbiếnthiêntốcđộ gió n = 0.14 –0.2. Thườnglấy
n=0.14 trong điềukiệnbấtổnđịnhvà n = 0.2 khikhí quyển ổn
định(GS. Lê ĐìnhQuang đãtínhchoHàNội);
§ k
0
– Kíchthướckhuếch tánrốingang(m): k
0
=k
y
/U;
§ u
1
–Tốcđộ gió tại độ caoz= 1 m.
243
Trườnghợplặnggió
( )
( )
( )
2

22
1
2
12
1
1
1
12
0,,
ú
û
ù
ê
ë
é
++
+
+
=
+
yx
kn
H
nk
M
yxC
n
b
p
(

)
( )
n
m
H
nMK
C
+
+
=
124
3
1
2
1
pb
1
2k
»
b
244
kr
TTT
-
=
D
( )
÷
÷
ø

ö
ç
ç
è
æ
+
D
+=D
2
10
0
10
00
.1,273
3,3
5,2
5,1
VT
TRg
V
RW
H
k
Độ caohữudụng
§ V
10
–Vậntốcgió tại độ cao10 m;
§ ΔT –Hiệunhiệt độ giữakhí thảira khỏimiệng ống
khói(T
r

) và nhiệt độ môitrườngkhôngkhí xung
quanh(T
k
);
§ W
0
–Tốcđộ phụtra củaluồngkhí thải(m/s);
§ R
0
– Bán kínhmiệng ống khói(m);
§ g –Giatốctrọngtrường(m/s
2
);
245
B
à
i
t
ậ
p
ứ
ng
d
ụ
ng
phương
phápBerliand
NhàmáyB có ốngkhóicao35 m, bánkínhtrongcủamiệng ốngkhóilàr =
0.9 m,vậntốckhíthảitừốngkhóiphụtra làW
0

=9.1 m/s, tải lượngCO
làM = 76.580 g/s, nhiệt độ củakhóithảilàTs = 228ºC. Nhiệt độ không
khíxungquanhlàTa = 30°C. Tốc độ gió ở độ cao10 m dự báolàlà3.0
m/s, hệ số khuếchtánrốingangk
0
=12 m
2
/s,hệ số khuếchtánrối đứng
k
1
=0.03 m
2
/s, hệ số lưuý tớisựthay đổivậntốcgiótheophương đứng
n = 0.14.
§ Hãy tínhvậntốcgiótại độcao1 m.
§ Hãy tínhvệtnâng ốngkhóitheocôngthứcBerliand.
§ Hãy tínhnồng độ chấtô nhiễmdọctheo hướnggiótạikhoảngcáchx =
1500 (m).
§ Hãy tínhnồng độ chấtô nhiễmtại điểmcótọa độ(x,y) = (1500 m, 45 m).
§ Tìmgiátrị cực đại đạt đượccủanồng độ.
246
Cácbướcgiải
n
mh
h
UU
÷
ø
ö
ç

è
æ
=
10
10
)/(173.2
10
1
3
14.0
1
smU =
÷
ø
ö
ç
è
æ
´=
( )
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
+
D

+=D
2
10
0
10
00
.1,273
3,3
5,2
5,1
VT
TRg
V
RW
H
k
( )
)(?
0.31,27330
1989.08.93,3
5,2
0.3
9.01.95,1
2
mH =
÷
÷
ø
ö
ç

ç
è
æ
´+
´´´
+
´´
=D
)(889.53 mHhH
=
D
+
=
247
( )
( )
( )
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-
+
-
+
=

+
xk
y
xkn
Hu
xkkn
M
yxC
n
0
2
1
2
1
1
23
01
4
1
exp
12
0,,
p
( )
( )
( )
÷
÷
ø
ö

ç
ç
è
æ
+
-
p+
=
+
xkn
Hu
xkkn
M
xC
n
1
2
1
1
23
01
1
exp
12
0,0,
( )
( )
( )
=
÷

÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
´´+
´
-
´
´´´´+´
´
=
+
150003.014.01
889.53173.2
exp
15001215.303.014.012
100058.76
0,0,1500
2
14.01
23
C
( )
( )
( )
=
÷

÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
´´
-
´´+
´
-
´
´´+
´
=
+
1500124
45
150003.014.01
889.53173.2
exp
15001214.303.014.012
100058.76
0,,
2
2
14.01
23
yxC

248
(
)
( )
10
1
15.1
1
2
max
1116.0
uk
k
Hu
Mn
C
n+
+
=
(
)
( )
)/(197.0
173.212
03.0
889.53173.2
100058.7614.01116.0
3
14.015.1
2

max
mmgC =
´
´
´´+´
=
+´
Tínhnồng độ cực đại
249
MÔ HÌNH HÓA Ô NHIỄM KHÔNG
KHÍ(IV)
BùiTáLong,
ViệnMôitrườngvàTàinguyên
250
NỘI DUNG
§ Tínhtoánnồng độ trungbình;
§ Mô hìnhHanna –Gifford chonguồnvùng;
251
Trung bình:
Ngày đêm, tháng,
năm
Nồng độ trungbình
252
Nồng độ trung
bìnhnămcủa
chấtô nhiễm tại
điểm tính toán
å
å
å

å
¸
=
thainguon
caccaTat
giohuong giotocvan
capCac
quyen
khicuadinh
oncapCac168
.CP
P –tầnsuấtxuấthiện của cácsự kiện(thôngsố) như: vận
tốcgió, hướnggió và cấp ổn định củakhí quyển.
C –nồng độ tứcthời củachấtô nhiễm tại điểmxem xétdo
mộtnguồn thảinhất địnhtrong điềukiệnthờitiếtnhất định
(vậntốcgió, hướnggió, độ ổn định) gâyra.
Nồng độ trungbìnhtháng, năm
253
t
gió
-Thờigian có gió trêntất cả cáchướng;
t
lặng
-Thờigianlặnggió;
t
o
= t
gió
+ t
lặng

-Tổngthờigianquantrắc(ngày
đêm, thánghoặcnăm);
t
a
-thờigian có gió trênhướng;
m –số hướnggió, thôngthườngm = 8.
Hệ số trungbìnhvềtầnsuấtgió
254
-Tầnsuấtlặnggió: P
lặng
=
0
t
t
lang
-Tầnsuấtgió trênhướng a : P
gió
=
langgio
tt
t
t
t
aa
-
=
0
å
=
=<

m
lang
PP
1
1,1
a
a
-Hệ số trung bìnhk củahướnggió a trongtrường
hợp này sẽ là
0
0
00
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
aaa
a
lang
gio
gio
gio
k

-
===
)1(
lang
PPk
-
=
aa
Phương phápthứ nhất
255
-Tầnsuấtlặnggió: P
lặng
=
0
t
t
lang
-Tầnsuấtgió trênhướng a :
0
t
t
a
a
=P
å
=
<<
m
lang
PP

1
1,1
a
a
-Hệ số trung bìnhk
α
củahướnggió a trongtrường
hợp này sẽ là
aa
Pk
=
nhưng
å
=
=+
m
lang
PP
1
1
a
a
Phương phápthứ hai
256
-Tầnsuấtlặnggió: P
lặng
=
gio
lang
t

t
-Tầnsuấtgió trênhướng a :
gio
P
t
t
a
a
=
å
=
=
m
P
1
1
a
a
-Hệ số trung bìnhk
α
củahướnggió a trongtrường
hợp này sẽ là
)1(
0 langgiogiolanggiolanggio
PP
k
+
=
+
=

+
==
t
t
tt
t
tt
t
t
t
aaaa
a
nhưng
å
=
>+
m
lang
PP
1
1
a
a
lang
P
P
k
+
=
1

a
a
Phương phápthứ ba
257
Côngthứcxác địnhnồng độ trung
bìnhngày đêmtheotầnsuấtgió
)(
1
)()( i
m
ilanglangixy
CkCPC
a
a
a
å
=
+=
)(
1
)()(
)1(
i
m
langilanglangixy
CPPCPC
a
a
a
å

=
-+=
)1(
lang
PPk
-
=
aa
])1([
)(
1
)(
1
)( i
m
langilanglang
n
i
tongxy
CPPCPC
a
a
a
åå
==
-+=
C
xy(i)
–nồng độ trung bình tại vị trí có tọa độ x,ydo nguồn
thứ i gâyra;

258
CÁC KÝ HIỆU
§ C
xy
(tổng) -nồng độ tổngcộngtrung bìnhdo n
nguồn thảigâyra tại điểm tính toán;
§ C
lặng
(i) -nồng độ tứcthờido nguồn thảithứ i gây
ra tại điểm tính toánkhilặnggió (u=0);
§ C
a
(i) -nồng độ tứcthờido nguồn thảithứ i gây
ra tại điểm tính toánkhi có gió thổitheohướng
a ứngvớivậntốcgió trung bìnhtrênhướng đó
và độ ổn địnhtrung bình củakhí quyểntrong
suốt khoảngthờigian tính toán trị số trung bình
(ngày đêm, thánghoặcnăm)
259
Nam
Taây-
Nam
Ñoâng-
Nam
Ñoâng
Ñoâng-Baéc
Ba
é
c
Taây

Taây-
Baéc
1 giờ 7 giờ 13 giờ 19 giờ
Gió Nhiệt
độ
Gió Nhiệt
độ
Gió Nhiệt
độ
Gió Nhiệt
độ
1/29/1999 Tây
Nam
1
26.1 Lặng 25.5 Đông
Bắc
4
29.6 Đông
Nam
4
27.3
260
TẦN SUẤT LẶNG GIÓ, TẦN SUẤT THEO 8
HƯỚNG CHÍNH VÀ VẬN TỐC GIÓ TRUNG BÌNH
Tháng1
Lặnggió,P% 25.6
Bắc, P%
VTB
0.7
2.2

ĐôngBắc,P%
VTB
10.2
3.0
Đông, P%
VTB
52.3
4.8
ĐôngNam, P%
VTB
5.4
3.7
Nam, P%
VTB
2.0
2.8
TâyNam, P%
VTB
0.07
3.0
Tây, P%
VTB
0.7
2.6
TâyBắc
VTB
2.4
2.1
261
qKhitínhtoánpháttánô nhiễmchấtkhítrongmôitrường

khôngkhído cácnguồnthảikhácnhaugâyra, ngoàiviệc
xác địnhnồng độ ô nhiễmtứcthời, tacòncầnphảibiếtvà
dự báo đượcsựphânbốnồng độ trungbìnhtrongmột
phạmvi thờigiandàihơn
qĐãcónhiềumôhình được đề xuất để giảiquyếtbàitoán
này. Mộttrongsốmôhình đólàmôhình nguồnthảivùng
do Hanna –Gifford đề xuất.
qĐặc điểmnổibậtcủamôhìnhnàylànósửdụngcácgiá
trị trungbìnhvềkhítượngcũngnhư tảilượngô nhiễm
trongmộtphạmvi thờigiandài(vídụtrungbìnhtháng)
MôhìnhHanna –Gifford
262
ĐẦU VÀO (INPUT) CHO MÔ HÌNH
§ Về khí tượng: vậntốcgiótrungbìnhvà
tầnsuấtgiótrungbình.
§ Tải lượngô nhiễm: trungbìnhtheo
tháng.
263
ai
Q
Q
ai
–làtải lượngô nhiễmtạicácô vuông (mg/s) đượcgáncho điểmtạitâmô
vuông. KýhiệuN
0
làsốhàngvàM
0
làsốcột. Như vậytạitâmmỗihìnhchữ nhật
ở trêncómộtgiátrị tải lượngô nhiễm(vídụtạiô (i,j) tháng6/2004 thảira 30 tấn
CO sẽ chuyển đổithành11574.07 mg/s).

264
( ) ( )
[ ]
÷
ø
ö
ç
è
æ
+-+
-
÷
ø
ö
ç
è
æ
D
p
=
å
-
=

-
1
1
11
1
1)(*21)(*2),(),(

)1(
1
2
2
i
k
bb
B
b
B
kikijkQajiQa
bau
x
C
),( ji
j,1
ji ,1
-
HƯỚNG BẮC
265
HƯỚNG NAM
( ) ( )
[ ]
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è

æ
+-+
-
÷
ø
ö
ç
è
æ
D
p
=
å
+=

-
0
1
11
1
1)(*21)(*2),(),(
)1(
1
2
2
N
ik
bb
N
b

NN
ikikjkQajiQa
bau
x
PC
( ) ( )
[ ]
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
+-+
-
÷
ø
ö
ç
è
æ
D
=
å
+=

-
0

1
11
1
1)(*21)(*2),(),(
)1(
1
2
2
M
jk
bb
D
b
DD
jkjkkiQajiQa
bau
x
PC
p
HƯỚNG ĐÔNG