Ứng dụng mô hình berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của nhà máy gạch tuynel phú điền trong môi trường không khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG


ĐỒ ÁN
MÔN:MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG

GVHD : Nguyễn Đắc Trường
SVTH : Lê Văn Thiết
Đề tài:”Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của
nhà máy gạch Tuynel Phú Điền trong môi trường không khí”

Hà Nội, tháng 05 năm 2015


Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của nhà máy gạch Tuynel Phú Điền

Mục Lục

2


Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của nhà máy gạch Tuynel Phú Điền

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, công nghệ thông tin là một phần không thể thiếu cho sự phát triển
kinh tế - xã hội, nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Môi trường cũng
là một ngành không ngoại lệ, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực môi
trường ngày càng mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là việc ứng dụng các phần mềm mô
hình hóa môi trường trong công tác quản lý và dự báo ô nhiễm.
Việc ứng dụng mô hình hóa để đánh giá, dự báo môi trường cho phép chúng ta

dự báo được các diễn biến có thể xảy ra của môi trường tại những thời điểm khác nhau
cũng như ở những điều kiện khác nhau. Từ đó cho phép chũng ta lựa chọn các phương
án phù hợp để cải thiện môi trường và đưa môi trường vào trạng thái tối ưu.
Trong khuôn khổ bài đồ án môn Mô hình hóa môi trường này, em xin chọn đề
tài:” Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của nhà máy
gạch Tuynel Phú Điền”

3


Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của nhà máy gạch Tuynel Phú Điền

I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔ HÌNH Berliand
Ở Liên Xô cũ, những công trình nghiên cứu lý thuyết về khuyếch tán được tiến
hành ở Đài Địa lý - Thiên văn Trung ương dựa trên phương trình vi phân của quá
trình khuyếch tán từ nguồn điểm cao được viết dưới dạng :

2C  ∂  ∂C 
∂
C
∂
C
∂

÷+ α C
u
+ w =  k y 2 ÷÷+  kz
∂x
∂z  ∂y ÷ ∂z  ∂z ÷

(41)

C - Nồng độ chất ô nhiểm
u - Vận tốc gió
ω - Vận tốc theo phương thẳng đứng của chất ô nhiễm.

kz và ky - lần lượt là hệ thống trao đổI theo phương đứng và phương ngang
α - Hệ số xác định sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm do phân huỷ hoá học

Các giả thiết ban đầu được thừa nhận là: nguồn điểm được đặt ở độ cao z = H
(khi x = 0); có sự phản xạ hoàn toàn chất ô nhiễm từ mặt đất ; nồng độ chất ô nhiễm
tiến dần đến triệt tiêu ở khoảng cách tương đối xa so với nguồn. Từ đó mô hình
Berliandra đời.
II. GIỚI THIỆU VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
CÔNG TY TNHH PHÚ ĐIỀN là tiền thân là Xí Nghiệp PHÚ ĐIỀN được thành lập

vào ngày 16/10/2000. Kinh doanh các ngành nghề chính: xây dựng công trình, vận tải
hàng hóa, chế biến kinh doanh than đá, sản xuất và mua bán vật liệu xây dựng.Nắm
bắt được nhu cầu phát triển ngày càng cao của ngành xây dựng, năm 2006 công ty
quyết định xây dựng NHÀ MÁY GẠCH TUYNEL PHÚ ĐIỀN tại Thôn An Hòa Nam,
Nghĩa Thắng, Tư Nghĩa, Quảng Ngãi. Đến tháng 01/ 2008, Nhà Máy chính thức đi vào
hoạt động với công suất ban đầu là 5 triệu viên. NHÀ MÁY GẠCH TUYNEL PHÚ
ĐIỀN hiện có tổng diện tích 75.000 m2 , diện tích sân phơi gạch ngoài trời 5.000 m2,

diện tích nhà xưởng phơi gạch mộc 20.000 m2. Trong đó nhà máy có 8 lò đốt, 5 lò đốt
sử dụng công nghệ đốt điện, và 3 lò đốt thủ công. Trong quá trình tìm hiểu và khảo sát,
tôi đã lựa chọn một lò đốt gạch của nhà máy gạch để tìm hiểu quá trình phát thải ô
nhiễm khí thải tại nơi này với môi trường xung quanh.

4

Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của nhà máy gạch Tuynel Phú Điền

III. Mô phỏng lan Truyền Ô Nhiễm trong môi trường không khí
 Khảo sát thực tế

Nhà máy NHÀ MÁY GẠCH TUYNEL PHÚ ĐIỀN tại lò đốt số 3 khu phân xưởng
nung qua tìm hiểu thực tế đã thu thập được một số thông số như sau:
- Ống khói cao 35 m, bán kính trong của miệng ống khói là r = 0.9m,
- Lưu lượng khí thải là 31.4m3/s vận tốc khí thải từ ống khói phụt ra là Wo= 9.1m/s,

tải lượng CO là M= 76.580g/s, nhiệt độ của khói thải là Ts=228oC.
Nhiệt độ không khí xung quanh là Ta=300 C. Tốc độ gió ở độ cao 10m là 3.0 m/s,
hệ số khuếch tán rối ngang Ko= 12 m2 /s, hệ số khuếch tán rối đứng K1=0.03m2/s, hệ
số lưu ý tới sự thay đổi vận tốc gió theo phương thẳng đứng n=0.14.
Trong nội dung báo cáo, chúng ta sẽ tìm hiểuvà xây dựng chương trình chạy
để tính toán các thông số:Vệt nâng ống khói theo công thức, nồng độ chất ô nhiễm
dọc theo hướng gió tại khoảng cách x=1500(m), nồng độ chất ô nhiễm tại điểm có
tọa độ (x,y)=(1500m, 45m), giá trị cực đại đạt được của nồng độ.
Trước khi chạy mô hình theo các thông số đã thu thập được chúng ta sẽ áp
dụng các công thức tính toán của Berliand và so sánh kết quả chạy mô hình với

tình toán thực tế
Giải quyết bài toán trên tính toán:
a. Vệt nâng ống khói
Theo công thức Berliand :
∆h = 1,875 .

D.ω

g.L.∆T
= 1,6 3
,m
u10
u10 .Txq

Với :
uz - Vận tốc gió ở độ cao z
u10 - Vận tốc gió ở độ cao 10m
D: đường kính
P: áp suất khí quyển, milibar (1atm = 1013mbar)
Tkhoi, Txq: Nhiệt độ của khí và không khí xung quanh (K)

Kết quả: ΔH = 26,409876(m)
b. Nồng độ chất ô nhiễm dọc theo hướng gió tại khoảng cách x =1500(m)

5


Ứng dụng mô hình Berliand mô phỏng sự lan truyền khí thải của nhà máy gạch Tuynel Phú Điền

Trong đó:
H = h+Δh
M: Tải lượng phát thải (mg/s)
Kết quả: Cx = 0,053651(mg/m³)(theo hướng gió, tần suất 100%)
c. Nồng độ chất ô nhiễm tại điểm có tọa độ (x,y)=(1500m, 45m)

C( x, y, z=0) =

M

e
2(1+ n)k1 π k0 x










2 
u H1+n
− 1
− y 
k1(1+n)2 x 4k0 x 


Kết quả : C_theohuongio(1500,45) = 0,051163(mg/m³)
d. Tính giá trị cực đại đạt được của nồng độ

+ n)2 M k1
Cmax = 0.116(11.5(1
k0u1
u1H +n)
Kết quả:

Cmax = 0,157245(mg/m³)(theo hướng gió, tần suất 100%)
XMax = 4069,07942(m)

IV. Nhận xét
So sánh các kết quả tính toán thực tế và kết quả chạy mô hình có sự sai số không
đáng kể

6