TÌM HIỂU PHẦN MỀM ENVIMAP - TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ CHO NHIỀU NGUỒN ĐIỂM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
-------------------

HỌC PHẦN: MÔ HÌNH HÓA ỨNG DỤNG

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU PHẦN MỀM ENVIMAP - TÍNH

TOÁN MÔ PHỎNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ CHO
NHIỀU NGUỒN ĐIỂM
GVHD: ThS Nguyễn Thị Khánh Tuyền
SVTH: Nhóm 6
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Nguyễn Thị Thanh
Nguyễn Thị Cẩm Tiên
Nguyễn Hữu Duy
Mai Thanh Điền
Nguyễn Ngọc Hữu
Nguyễn Ngọc Sơn
Mai Thế Tâm

1220510147

1220510157
1220510201
1220510195
1220510204
1220510223
1220510225

Năm học 2015-2016


MỤC LỤC

2


DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

3


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, tình hình ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm không khí đang là vấn
đề cấp bách của toàn thế giới vì sự khó kiểm soát của chất thải trong không khí. Mà nước
ta đang trên đà phát triển theo hướng công nghiệp hóa, nên lượng khí thải từ các khu công
nghiệp, khu sản xuất thải ra ngày càng nhiều. Vì vậy, cần phải có phương pháp tính toán
và mô hình để mô phỏng, kiểm soát ô nhiễm không khí.
Hơn nữa, chúng ta đã biết mô hình hóa toán học các quá trình môi trường không
phải là sản phẩm thuần túy của khoa học mà được coi là phương pháp tiếp cận để hiểu

biết sâu sắc hơn các hiện tượng thiên nhiên và mục tiêu cuối cùng của nó là để nhận được
thông tin về thế giới thực. Thông tin này thúc đẩy sự phát triển các vấn đề khoa học mới
cùng các phương pháp giải chúng, làm cơ sở để thông qua quyết định khi tiến hành các dự
án cụ thể. Trong những năm gần đây mối quan tâm xây dựng các mô hình toán ô nhiễm
không khí, nước, đất, dự báo và đánh giá khía cạnh kinh tế do ô nhiễm dựa trên phương
pháp mô phỏng tăng lên. Việc xây dựng các mô hình toán cho hệ thống kiểm soát và quản
lý ô nhiễm không khí, luận chứng các phương pháp dự báo dài hạn phục vụ cho công tác
qui hoạch cũng không ngừng tăng lên.
Để ứng dụng mô hình giải quyết những vấn đề thực tiễn cần thiết xây dựng các phần
mềm chuyên dụng. Tuy nhiên để sử dụng các phần mềm cần thiết thì phải hiể biết rõ về
phần mềm để có thể mô phỏng đúng hiện trạng ô nhiễm tại khu vực đang xét. Vì vậy,
nhóm chúng em tìm hiểu phần mềm ENVIMAP để giúp quá trình mô phỏng ô nhiễm
nhanh và chính xác hơn.

4


II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1 Tổng quan về phần mềm ENVIMAP phiên bản 3.0
Phần mềm ENVIMAP là phần mềm tích hợp GIS, CSDL môi trường và mô hình
toán học mẫu sự lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường không khí và môi trường nước.
Các CSDL như khí tượng, các điểm lấy mẫu chất lượng không khí, các nguồn thải
điểm, các phát thải phải được gắn với vị trí địa lí nhằm thể hiện hiện trạng môi trường.
Bên cạnh đó để mô phỏng các quá trình lan truyền các chất ô nhiễm thường xuất hiện sự
cần thiết phải thực hiện các bài toán chuẩn như: lấy CSDL cần thiết cho mô phỏng từ các
dữ liệu khí tượng cũng như từ các ống khói (hay phát thải), biểu diễn kết quả tính toán mô
phỏng dưới các dạng khác nhau, chồng lớp thông tin giữa lớp kết quả tính toán mô phỏng
với các lớp không gian gắn với địa phương cụ thể.
Quá trình làm việc, trong ENVIMAP diễn ra trong sự phối hợp thông tin chặt chẽ
với GIS. Các mô hình nhận được các dữ liệu từ GIS, còn kết quả làm việc được thông báo

ngược trở lại vào GIS dưới hình thức thông tin bản đồ. Như vậy ở đây chúng ta thấy diễn
ra quá trình phân công chức năng tự nhiên: GIS đảm nhận việc biểu diễn thông tin, mô
hình đảm nhận thực hiện các xử lý thuật toán xử lý thông tin.
Phiên bản ENVIMAP đầu tiên ra đời vào năm 2002. Tới tháng 11/2005 phần mềm
ENVIMAP 1.0 được nâng cấp thành phiên bản mới 2.0. Tháng 9/2006, phiên bản 3.0 ra
đời. Từ năm 2008 trở đi ENVIMAP được đặt tên theo năm và sẽ được tác giả cập nhật
thường xuyên. Phần mềm ENVIMENVIMAP được nâng cấp nhằm mục tiêu sau đây:
- Quản lý các nguồn thải cố định (cụ thể là các ống khói).
- Cho phép tính toán ảnh hưởng của các nguồn thải lên bức tranh ô nhiễm chung.
- Thực hiện các báo cáo về các nguồn thải cũng như các kết quả tính toán.
- Cho phép nhập và lưu trữ các dữ liệu liên quan tới khí tượng.
- Cho phép nhập và lưu trữ các dữ liệu liên quan tới chất lượng không khí xung
quanh.
- Tích hợp các văn bản pháp lý liên quan tới quản lý chất lượng không khí.

5


2.2 Cấu trúc và chức năng của phần mềm ENVIMAP
2.2.1 Cấu trúc

Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc phần mềm ENVIMAP
ENVIMAP 2.0 gồm 5 khối chính liên kết với nhau
- Khối CSDL môi trường (liên quan tới môi trường không khí).
- Khối mô hình (trong phần mềm ENVIMAP là mô hình Berliand).
- Khối GIS – quản lý các đối tượng một cách trực diện trên bản đồ.
- Khối thực hiện các báo cáo thống kê.
- Khối hỗ trợ các văn bản pháp qui.

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc CSDL môi trường trong ENVIMAP

6


MÔ HÌNH BERLIAND

MÔ HÌNH

MÔ HÌNH GAUSS

MÔ HÌNH ISC3
Hình 2.3: Mô hình Berliand được tích hợp trong ENVIMAP
2.2.2 Chức năng
 Tạo các đối tượng cần quản lý

Tạo Cơ sở sản xuất (CSSX): Đối tượng nguồn thải được ENVIMAP quản lý thuộc các
CSSX. ENVIMAP cho phép người dùng chức năng tạo mới các CSSX và đưa vào CSDL.
- CSSX có thể nằm ngoài khu công nghiệp (KCN) khi đó CSSX này thuộc cấp 1
- CSSX có thể nằm trong một KCN nào đó. Khi đó KCN là đối tượng cấp 1 còn
CSSX này thuộc cấp 2.
Các CSDL liên quan tới CSSX gồm:
- Tên CSSX
- Thuộc Ban ngành chức năng (ví dụ thuộc Sở Công nghiệp,…)
- Thành phần kinh tế: (Cơ quan nhà nước, Công ty liên doanh, Tư nhân, …)
- Thuộc Ngành công nghiệp
- Mã ngành công nghiệp
- Danh mục các nguồn thải điểm thuộc CSSX
- Tên giám đốc (điện thoại, fax, e-mail, web site)
- Tên người phụ trách về môi trường
7

Các thông tin này sẽ được ENVIMAP sử dụng để xuất ra các báo cáo cần thiết phục
vụ cho mục tiêu quản lý.
Tạo các ống khói trên bản đồ số: các thông tin thuộc tính của ống khói được trình
bàytrong bảng dưới đây:
Thông tin lưu trữ
Id
Mã ống khói
Tên ống khói
Kinh độ
Vĩ độ
X
Y
Chiều cao
Đường kính

Kiểu dữ liệu
Int
Char
Nvarchar
Nvarchar
Nvarchar
float
float
float
float

Kích thước tối đa (byte)
4
50

53
53
53
8
8
8
8

Tạo các vị trí lấy mẫu không khí cho mục tiêu quan trắc: Theo các chương trình
khác nhau, hàng năm tại mỗi vùng đều có tiến hành lấy mẫu phân tích chất lượng không
khí trong vùng. Các dữ liệu này có ý nghĩa pháp lý quan trọng nhằm đưa ra các quyết
định quản lý hành chính. Hiện nay nhiều tỉnh thành của đất nước, các số liệu này nằm rải
rác trong nhiều tài liệu khác nhau rất khó khai thác. Bởi vậy cần thiết phải xây dựng một
công cụ tin học trợ giúp công tác quản lý tổng hợp và thống nhất các số liệu quan trắc
này. Phần mềm ENVIMAP 2.0 hỗ trợ chức năng tạo ra các vị trí lấy mẫu mới trên bản đồ
và nhập kết quả quan trắc vào ENVIMAP.
Tạo các điểm kiểm soát chất lượng không khí: Trong một vùng cần quản lý, luôn có
một số điểm nhạy cảm cần giám sát chặt chẽ chất lượng môi trường như: vị trí gần trường
học, bệnh viện, khu dân cư, khu du lịch,… Phần mềm ENVIMAP cho phép người dùng
có thể tạo ra các vị trí như vậy trên bản đồ. Các vị trí như vậy được đưa vào CSDL phục
vụ cho mục tiêu quản lý. Ví dụ như khi tính toán theo mô hình Berliand sự lan truyền ô
nhiễm, phần mềm ENVIMAP 2.0 sẽ xuất các kết quả tính toán tại các điểm kiểm soát
chất lượng không khí.
 Quản lý thông tin quan trắc

Các số liệu quan trắc thay đổi theo thời gian được quản lý trong phần mềm
ENVIMAP 2.0 thông qua các giao diện thân thiện được xây dựng riêng. Như đã biết các
8

thông tin môi trường thường xuyên thay đổi theo thời gian, chính vì vậy để quản lý nhóm
thông tin này, ENVIMAP sử dụng phần mềm quản trị CSDL mạnh và dễ sử dụng như MS
Access. Nhóm thông tin thay đổi theo thời gian được quản lý bởi ENVIMAP gồm: số liệu
quan trắc chất lượng không khí, số liệu khí tượng, tải lượng ô nhiễm tại các ống khói
(cùng các thông tin khác đi kèm như nhiệt độ khí thoát ra, vận tốc khí phụt,…). Để nhập
các số liệu này vào ENVIMAP, người sử dụng cần chọn vị trí quan trắc (trạm), ngày,
tháng, năm lấy dữ liệu. Cấu trúc dữ liệu chất lượng không khí được xây dựng dựa trên
thực tiễn quan trắc tại một số tỉnh thành của Việt Nam Phần dưới đây trình bày một số
cấu trúc dữ liệu thay đổi theo thời gian được ENVIMAP quản lý.
 Báo cáo thống kê

ENVIMAP 2.0 cho phép thực hiện các dạng báo cáo dựa trên số liệu thay đổi theo
thời gian sau đây:
- Kết quả quan trắc chất lượng không khí tại các điểm quan trắc (một hay nhiều trạm
do người dùng tùy chọn).
- Kết quả tính toán nồng độ chất ô nhiễm tại các điểm kiểm soát theo mô hình toán
Berliand; Kết quả tính toán nồng độ cực đại chất ô nhiễm không khí được tính do nhóm
các ống khói (tính theo mô hình Berliand) cũng như do từng ống khói.
ENVIMAP hỗ trợ người dùng lựa chọn thêm một số chức năng như: thể hiện dưới dạng
đường đồng mức, có lưới, đường đồng mức được tô đặc hay không tô đặc, đường đồ thị.
Cho phép in ra % phát thải đóng góp đối với từng nguồn thải ô nhiễm không khí.
- Cho phép đưa cả Text lẫn đồ thị vào trong Báo cáo tổng hợp.
- Lưu kết quả thành file theo định dạng doc, excel, pdf,… Cho phép gửi báo cáo qua
Email.
 Tính toán sự phát tán ô nhiễm theo mô hình

Nghiên cứu ứng dụng mô hình phát tán ô nhiễm không khí trong thực tế là một chủ
đề riêng rẽ. Nhóm tác giả thực hiện đề tài này cũng có nhiều năm nghiên cứu về mô hình
không khí ứng dụng cho mức độ địa phương Mô hình được cài đặt trong ENVIMAP là
mô hình Berliand, mà theo sự phân loại của Tổ chức khí tượng thế giới thuộc nhóm Mô

hình thống kê thủy động, hoặc lý thuyết nửa thứ nguyên (còn gọi là mô hình K). Mô hình
này được Berliand (Nga) hoàn thiện và áp dụng ở Liên Xô. Ở Việt Nam, KS Nguyễn
9


Cung là một trong những người đầu tiên áp dụng mô hình này cho một số công trình, dự
án phía Bắc. Trong thời gian qua nhóm nghiên cứu của GS. Lê Đình Quang cũng như GS.
Phạm Ngọc Hồ đã ứng dụng mô hình này cho nhiều tỉnh phía Bắc như Hà Nội, Hải
Phòng,…
Giả thiết rằng vận tốc gió theo hướng gió V x và hệ số khuếch tán rối theo phương đứng kz
và phương ngang ky được cho dưới dạng như sau:

Trong đó:
U1, k1: Là vận tốc gió và hệ số rối đo đạc và chỉnh lý tại độ cao z1 = 1mét
n: Là tham số không thứ nguyên được chỉnh lý tính toán từ số liệu đo đạc trong tầng
không khí sát đất ở các khu công nghiệp (thường thì người ta lấy xấp xỉ n ≈ 0.15, z 1 = 1m
k0 được xác định trên cơ sở giải bài toán ngược khuếch tán rối.
Đối với nồng độ chất khí hay bụi nhẹ tại mặt đất, xuất phát từ các giả thiết trên cũng
như xem xét lời giải bài toán biên lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm, Berliand đã đưa ra
công thức sau:
Trong đó:
M: Là công suất nguồn thải
H: Là độ cao hữu dụng (nghĩa là bằng chiều cao vật lýcủa ống khói cộng với vệt nâng
ống khói).
Từ công thức trên Berliand cũng nhận được hai đặc trưng quan trọng đó là nồng độ
cực đại và khoảng cách (cách ống khói theo hướng gió) đạt được giá trị cực đại đó:

2.3 Nguyên tắc mô phỏng
Để mô tả quá trình lan truyền và khuếch tán chất ô nhiễm không khí theo không
gian và thời gian bằng phương trình toán học thì người ta xem xét trị số trung bình nồng

độ chất ô nhiễm.
10


Hình 2.4: Sơ đồ khuếch tán lường khí thải theo chiều gió
Dưới tác dụng của gió tự nhiên các luồng khí, bụi phụt lên từ miệng ống khói sẽ bị
uốn cong theo chiều gió thổi, chất ô nhiễm dần dần bị khuếch tán ra tạo thành vệt khói.
Các chất khí thải và bụi lơ lửng lan truyền chủ yếu theo vệt khói trong phạm vi góc cung
hẹp chỉ 100 – 200. Một số hạt bụi nặng sẽ tách khỏi vệt khói và rơi xuống gần ống khói.
Nếu coi góc mở của vệt khói không đổi theo khoảng cách thì diện tích do vệt khói gây ô
nhiễm sẽ tăng tỷ lệ bình phương với khoảng cách.
Trong trường hợp tổng quát trị số trung bình của nồng độ chất ô nhiễm trong
không khí phân bố theo thời gian và không gian được mô tả theo phương trình lan truyền,
khuếch tán rối và biến đổi hóa học như sau:
(2.1)
Trong đó:
C: Nồng độ trung bình chất ô nhiễm (mg/m3)
x, y, z: Các thành phần tọa độ theo 3 trục Ox, Oy, Oz
t: Thời gian
,,: Các thành phần của hệ số khuếch tán rối theo 3 trục Ox, Oy, Oz
11


,,: Các thành phần của tốc độ trung bình theo 3 trục Ox, Oy,Oz
: Hệ dố tính đến sự liên kết của chất ô nhiễm với các thành phần tử khác của môi trường
không khí
: Hệ số tính đến sự biến đổi chất ô nhiễm thành các chất khác do quá trình phản ứng chất
hóa học xảy ra trên đường lan truyền.
Phương trình 2.1 rất phức tạp (mặc dù vậy nó chỉ mô phỏng sự lan truyền chất ô
nhiễm). trên thực tế để giải được phương trình này người ta phải tiến hành đơn giản hóa

trên cơ sở thừa nhận một số điều kiện xấp xỉ bằng cách đưa ra các già thuyết phù hợp với
điều kiện cụ thể. Những giả thiết này xuất phát từ các lập luận sau đây:
Công suất của nguồn điểm phát thải là liên tục và coi là quá trình dừng, nghĩa là:
(2.2)
Nếu hướng trục Ox trùng với hướng gió thì thành phần vận tốc gió chiếu lên trục Oy
bằng 0
> =0

(2.3)
Trên thực tế thành phần khuếch tán rối theo chiều gió nhỏ hơn rất nhiều so với

thành phần khuếch tán rối theo phương vuông góc với chiều gió, khi đó:
(2.4)
Tốc độ thẳng đứng thường nhỏ hơn so với tốc độ gió nên có thể bỏ qua, trục z
thường lấy chiều dương hướng lên trên, do đó đối với bụi nặng thì thành phần ở phương
trình 2.1 sẽ bằng tốc độ rơi của hạt (dấu âm), còn đối với chất ô nhiễm khí và bụi nhẹ thì
=0.
Nếu bỏ qua hiện tượng chuyển “pha” của chất ô nhiễm cũng như không xét đến chất
ô nhiễm được bổ sung trong quá trình khuếch tán thì ==0
Như vậy có thể sử dụng phương trình mô tả sự phân tán các chất ô nhiễm từ nguồn
điểm sau đây vào mục đích tính toán sự nhiễm bẩn không khí:
12


(2.5)
2.3.1. Điều kiện ban đầu
Điều kiện ban đầu của bài toán lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường không khí
được thiết lập trên cơ sở định luật bảo toàn vật chất.
Nếu nguồn có độ cao H đặt ở gốc tọa độ, hướng trục Ox theo chiều gió với vận tốc
trung bình là u thì tại thời điểm t=t0 hay (t=0), điều kiện ban đầu có dạng:

(2.6)

Trong đó:
H: Là độ cao hữu dụng; H=h+
H: Độ cao vật lý của nguồn điểm (ống khói) (m)
: Độ nâng ban đầu của luồng khí thải (vệt khói) (m)
C: Nồng độ trung bình của chất ô nhiễm (mg/m3)
M: Công suất nguồn thải
, : Là các hàm Dirac
Nếu như nguồn thải không phải ống khói mà thải ra mặt đất thì một số tác giả cho
rằng, tại thời điểm t=0 chất phát thải chưa hoạt động, khi đó giả sử nguồn đặt ở gốc tọa độ
thì:
(2.7)

2.3.2 Điều kiện biên
Trong lớp không khí khảo sát thường giới hạn bởi mặt đất, còn độ cao thường là vô
hạn hoặc hữu hạn tùy theo sự phân lớp của khí quyển. thông thường điều kiện biên được
thiết lập cho 2 trường hợp phù hợp với điều kiện thực tế của quá trình khuếch tán rối.
trong trường hợp này cần xét hai điều kiện sau:
13


2.3.3 Điều kiện xa vô cùng
Điều kiện này xuất phát từ cơ chế vật lý: nồng độ chất ô nhiễm giảm dần khi ra xa
vô tận:
(2.8)
2.3.4 Điều kiện mặt trải dưới
Nếu bề mặt trải dưới có chứa nước (sông, ao, hồ, biển….) thì khả năng hấp thụ chất
ô nhiễm của nước rất lớn nên nồng độ chất ô nhiễm tại mặt dưới được xem như bằng
không.

C=0 thì z=0

(2.9)

Nếu bề mặt trải dưới là khô thì điều kiện phản xạ của mặt trải dưới là rất lớn, do đó
các dòng chất thải dưới bị phản xạ hoàn toàn vào khí quyển. Do đó thông lượng rối thẳng
đứng tại bề mặt trải dưới phải 0, nghĩa là:
(2.10)
Giả thiết rằng Vx và Kz được cho dưới dạng hàm lũy thừa:
(2.11)
Trong đó:
U1, k1: Là vận tốc gió và hệ số rối đo đạc và chỉnh lí tại độ cao z1=1m
n, m: Là tham số không thứ nguyên được chỉnh lí tính toán từ số liệu đo đạc trong tầng
không khí sát đất ở các khu công nghiệp (thường thì người ta lấy xấp xỉ m1m, n0,15m, z 11m.
K0 được xác định trên cơ sở giải bài toán được khuếch tán rồi (kết quả nhận được cho
thấy k0 bằng 0,1 – 1m phụ thuộc vào mức độ ổn định của tầng kết).
2.4 Phương pháp tính toán nồng độ trung bình trong phạm vi thời gian dài ngày do
nhiều nguồn thải gây ra.
14


2.4.1 Nguyên tắc chung
Khi tính toán dự báo ô nhiễm tại một địa điểm nào đó do các nguồn thải khác nhau
gây ra, ngoài việc xác định nồng độ ô nhiễm tức thời, ta còn cần phải biết và dự báo được
sự phân bố nồng độ trung bình ngày đêm, trung bình tháng hoặc trung bình năm của chất
ô nhiễm tại địa điểm xét.
Quy tắc chung để xác định nồng độ trung bình năm, theo tài liệu của tác giả Trần
Ngọc Chấn có thể được biểu diễn bằng biểu thức:

Trong đó:

P: Tần suất xuất hiện của các sự kiện (thông số) như: vận tốc gió, hướng gió và cấp ổn
định của khí quyển.
C: Nồng độ tức thời của chất ô nhiễm tại điểm xem xét do một nguồn nhất định trong điều
kiện thời tiết nhất định (vận tốc gió, hướng gió, độ ổn định) gây ra.
Nồng độ tức thời C chính là nồng độ tính toán được theo các phương pháp khác
nhau.
Để thực hiện quy tắc tính toán theo biểu thức tổng quát ở trên đòi hỏi phải có đầy đủ
nhiều thông số đầu vào và tính toán khối lượng tính toán sẽ rất lớn.
Trường hợp tính toán nồng độ trung bình cho thời gian ngắn, như trung bình ngày
đêm chẳng hạn, ta có thể đơn giản hóa vấn đề bằng cách giả thiết rằng trong từng mùa
nhất định, hè hoặc đông, cấp ổn định của khí quyển có thể thay đổi trong ngày đêm xung
quanh một cấp trung bình nào đó ta chỉ tính toán đối với cấp ổn định trung bình ấy.
Ngoài ra, các cấp vận tốc gió có thể được thay thế bằng trị số vận tốc gió trung bình
tên một hướng nào đó cùng với tần suất xuất hiện của gió. Đó là tỷ lệ thời gian không có
gió trên bất kỳ hướng nào. Trường hợp này khác với các trường hợp không có gió trên
một hướng ai xem xét, tức là nồng độ tức thời trên hướng gió đó không bằng không mà có

15


một giá trị nhất định tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có bán kính từ điểm
xem xét đến nguồn thải.
2.4.2 Công thức xác định nồng độ trung bình theo tần suất gió
Từ những lập luận đã nêu trên đây, ta chỉ có thể viết biểu thức xác định nồng độ
trung bình ngày đêm của chất ô nhiễm trên mặt đất tại vị trí tính toán nào đó do môt
nguồn thải thứ i gây ra như sau:

Thay giá trị hệ số trung bình ka bằng giá trị tần suất gió theo các hướng ta thu được:

Nồng độ trung bình tại thời điểm có tọa độ x,y do n nguồn thải gây ra sẽ là :

Trong đó:
- Cx,y(i): Nồng độ trung bình tại vị trí có tọa độ x,y do nguồn thứ i gây ra
- Cx,y(tổng): Nồng độ tổng cộng trung bình do n nguồn thải thứ i gây ra tại điểm tính
toán
- Clặng(i): Nồng độ tức thời do nguồn thải i gây ra tại điểm tính toán khi lặng gió (u=0)
- Ca(i): Nồng độ tức thời do nguồn thải i gây ra tại điểm tính toán khi có gió thỗi theo
hướng a ứng với vận tốc trung bình trên hướng gió và tốc độ ổn định trung bình của khí
quyển trong suốt khoảng thời gian tính toán trị số trung bình ( ngày đêm, tháng hoặc
năm).
Trị số Ca(i)=0 khi điểm tính toán nằm phía đầu gió hoặc cách xa trục cảu hướng gió a
đang xem xét.

16


III. PHƯƠNG PHÁP
- Phương pháp thu thập số liệu
Thu thập các dữ liệu đầu vào cần thiết cho mô hình gồm:
+ Thông tin khu công nghiệp.
+ Thông tin cơ sở sản xuất.
+ Thông tin về nguồn thải: lưu lượng thải (m 3/s), nồng độ (mg/m3), tải lượng (g/s), nhiệt
độ khói thải (0C)
17


+ Thông số ống khói: Chiều cao (H), đường kính (D), tọa độ ống khói.
+ Điều kiện khí tượng: tốc độ gió, hướng gió, tần suất gió, nhiệt độ không khí xung
quanh.
- Phương pháp Gauss

- Phương pháp ISC3
- Phương pháp Berliand
Trong đề tài này chúng em chủ yếu tìm hiểu về phương pháp Berliand.
 Công thức Berliand trong trường hợp chất khí và bụi nặng

Để giải bài toán (2.5), (2.6), (2.8), (2.10) với điều kiện (2.11), Berliand và các học trò của
mình đã sử dụng nhiều công cụ toán học khác nhau. Để áp dụng vào thực tế tính toán ô
nhiễm không khí, Berliand đã giới hạn xem xét công thức giải tích nhận được với z
nhỏ( sát mặt đất):

Đối với nồng độ tại mặt đất, Berliand đã đưa ra công thức:
)

(2.12)
Đặc trưng phân bố nồng độ dưới mặt đất C theo trục x (nghĩa là với y=0) là nó đạt

được giá trị cực đại Cm tại khoảng cách Xm tính từ nguồn. Các đạ lượng Cm và Xm được
tìm từ điều kiện

Công thức tính theo nồng độ cực đại theo Berliand:

Trong công thức này: ; ;
18


T: Nhiệt độ không khí đo bằng kelvin
R: Bán kính miệng ống khói (m)
G: Gia tốc trọng trường
: Tb-T (hiệu nhiêt độ của tạp chất khí thoát ra khỏi miệng ống và nhiệt độ không khí
xung quanh, Tb và T tính bằng kelvin = 273 + t0C).

Trong trường hợp chất thải là tạp chất nặng có cỡ hạt đồng nhất, Berliand đã nhận
được công thức tính nồng độ từ một nguồn điểm có độ cao H được xác định bằng công
thức:
)
Trong đó:

Giá trị cực đại của Cm và khoảng cách từ đó tới nguồn X m được tìm cũng giống như
đối với tạp chất nhẹ:

Và

Trong đó:
w=1.3.10-2.: Là tốc độ rơi của các hạt hình cầu.
Trong đó : Mật độ hạt bụi, : Bán kính của chúng.
Trong công thức trên w được xác định bằng cm/s, còn và r p được cho bằng g/cm3 và
tương ứng.

19


IV. CÁCH THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH
4.1. Mô tả bài toán cần giải quyết
Bảng 4.1: Thông số và vị trí các ống khói
STT

Tên

1
2
3

OK1
OK2
OK3

4

OK4

5

OK5

6

OK6

Cơ sở sản xuất
Công ty Ajinomoto Việt Nam
Công ty Ajinomoto Việt Nam
Công ty Cổ phần Giấy Đồng
Nai
Công ty Cổ phần Giấy Đồng
Nai
Công ty Liên doanh Tôn
Phương Nam
Công ty Liên doanh Tôn
Phương Nam

Chiều

cao (m)
15
15
25

Đường
kính (m)
0.8
0.6
1.0

Tọa độ X

Tọa độ Y

400691.71
400722.98
401210.3

1206654.36
1206657.03
1207011.09

25

1.0

401178.78

1207105.77

25

0.6

401643.45

1207786.55

25

0.6

401647.39

1207826.25

Bảng 4.2: giá trị phát thải của các nhà máy được khỏa sát

20


STT

Tên

1

OK1

2

OK2

3

OK3

4

OK4

5

OK5

6

OK6

CSSX

Nồng Nồng Nồng
độ
độ
độ bụi
CO
nhẹ
NO2
3

3
(g/m ) (g/m ) (g/m3

Công ty Ajinomoto
6
6.000
ViệtĐiểm
Namnhạy cảm Tọa độ X
Công tyDNC1
Ajinomoto
7 401708
9.300
Việt Nam
Công DNC2
ty Cổ phần
8 402597
3.984
Giấy Đồng Nai
Công ty Cổ phần
10
0.204
Giấy Đồng Nai
Công ty Liên doanh
10
9.300
Tôn Phương Nam
Công ty Liên doanh
11
5.376
Tôn Phương Nam

Nồng Nhiệt
độ
độ
khí
SO2
3
(g/m ) (ºC)

0.144 0.062
Tọa độ Y
0.020
0.084
1207021

150

Tốc
độ
khí
phụt
(m/s)
2

150

2

0.064
17.710

1206960

200

2.5

0.004

1.540

200

2.5

0.210

0.076

180

3

0.042

0.086

180

3

Bằng cách sử dụng phần mềm ENVIMAP 2010 hãy tính :
a Nồng độ cực đại của bụi nhẹ do các ống khói của các doanh nghiệp gây ra vào thời
điểm 13 giờ trưa ngày 20 tháng 3.
b Sự phát tán ô nhiễm từ các nguồn OK1, OK2 và OK3, OK4, OK5, OK6 theo trung
bình ngày 20 tháng 3 tại 2 điểm nhạy cảm có tọa độ sau:
Bảng 4.3: Điểm nhạy cảm

4.2. Cách thực hiện
4.2.1. Chuyển bản đồ từ Mapinfo sang Envimap
21


4.2.1.1. Chuyển tọa độ
- Mở các lớp dữ liệu trên phần mềm Mapinfo -> file -> save copy as-> Xuất hiện
hộp thoại Save copy of table as -> chọn Projection -> chọn hệ tạo độ VN – 2000 Da Nang
mui 3 -> Ok -> save

Hình 4.1: Thực hiện chuyển tạo độ
4.2.1.2. Chuyển các lớp bản đồ sang dạng file MIF
Mở các file vừa chuyển tọa độ trên Mapinfo -> table -> chọn Export -> Xuất hiện
hộp thoại Export table -> chọn lớp cần chuyển -> Export -> OK
4.2.2. Dữ liệu khu công nghiệp
Mở phần mềm ENVIMAP -> vào menu Thông tin -> Khu công nghiệp -> Thêm
mới -> Xuất hiện hộp thoại như hình 4.2 -> nhập các thông tin cần thiết -> Chọn lưu

22


Hình 4.2: Hộp thoại thông tin khu công nghiệp

Hình 4.3: Cửa sổ thông tin khu công nghiệp
4.2.3. Dữ liệu cơ sở sản xuất
Trên thanh công cụ Envimap chọn “Thông tin” -> Cơ sở sản xuất -> Thêm mới ->
Xuất hiện hộp thoại như hình 4.4 -> Nhập thông tin các công ty -> Chọn lưu

23


Hình 4.4: Hộp thoại thông tin cơ sở sản xuất

Hình 4.5: Cửa sổ thông tin cơ sở sản xuất
4.2.4. Dữ liệu ống khói
Trên thanh công cụ Envimap chọn “Thông tin” -> Ống khói -> Thêm mới -> Xuất hiện
hộp thoại như hình 4.6 -> Nhập thông tin các ống khói -> Chọn lưu

24


Hình 4.6: Hộp thoại thông tin các ống khói

Hình 4.7: Cửa sổ thộng tin các ống khói
4.2.5. Dữ liệu phát thải
Trên thanh công cụ Envimap chọn menu Số liệu -> Phát thải tại ống khói -> Thêm mới ->
Xuất hiện hộp thoại như hình 4.8 -> Chọn ngày tính toán -> chọn lưu

25