Quy hoạch môi trường phương pháp mô hình

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CAO HỌC

Quy hoạch môi trường
(Bài 9: Các phương pháp quy hoạch môi
trường)
Cán bộ giảng dạy :
PGS.TS. Phùng Chí Sỹ


Các phương pháp quy hoạch mơi trường
Thống kê và xử lý số liệu
Phương pháp lập bảng liệt kê (Checklist)
Phương pháp ma trận (Matrix)
Phương pháp mạng lưới (Network)
Đánh giá nhanh (Rapid Assessment)
Mô hình hoá (Environmental Modelling)
Phương pháp chuyên gia (Delphi)
Phương pháp phân tích lợi ích chi phí (Cost Benefit
Analysis)
- Phương pháp chồng ghép bản đồ (Overmapping) (GIS)
-


Mô hình hoá môi trường
(Environmental Modelling)


Mô hình hoá môi trường
Mô hình : mô phỏng các đối tượng thực
tế trên cơ sở một số giả thiết.

Có ba loại mô hình:
- Mô hình thống kê
- Mô hình vật lý
- Mô hình toán học


Mô hình hoá môi trường (tt)
- Mô hình thống kê: Dựa vào chuỗi số liệu
quan trắc trong quá khứ để dự báo cho
tương lai
- Mô hình vật lý : mô hình mô tả đối tượng
thực tế bằng cách rút gọn kích thước theo
tỷ lệ nhất định
- Mô hình toán học: mô tả (mô phỏng) các
đối tượng thực tế dưới dạng phương tình
toán học kèm theo một số giả thiết.


Mô hình hoá môi trường (tt)
Các loại mô hình toán học:
- Mô hình dự báo dân số
- Dự báo sinh tưởng của quần thể sinh vật,
động vật
- Dự báo chất lượng không khí, chất lượng
nước
- Dự báo thủy văn
- Mô tả quá trình sảy ra trong một thùng phản
ứng hóa học, sinh học

Mô hình số mũ
Mô hình số mũ

N t = N o .e

r .t

r : tốc độ tăng dân số,
t : thời gian
Giả thiết: r không đổi theo thời gian


Mô hình số mũ
Giả thiết:
r : tốc độ tăng dân số không đổi (r =
1.5%/năm)
No = 5.000.000 người (2010)
t = 2025 – 2010 = 15 năm
Nt = 5.000.000 * exp (1.5% * 15)
= 5.896.966 người


Mô hình số mũ
Khi r = f(t) thì

N t = N o .e
r : 2010 ÷ 2015 – 1.5%
r : 2016 ÷ 2020 – 1.3%
r : 2021 ÷ 2025– 1.2%

f ( t ).t

r thay đổi theo từng
khoảng thời gian


Mô hình số mũ


Mô hình tăng dân số (tt)
r = f(t)

logr

X
Semi-log

1000

1000

100

100

10

10

log-log

t

0.1

0.2

y

10

100


Mô hình Logarith
K -Khả năng chịu tải, r -tốc độ sinh trưởng


Mô hình Logarith


Mô hình chất lượng không khí
• Mô hình điểm (point source)
• Mô hình đường (line source)
• Mô hình vùng (area source)


MÔ HÌNH ĐIỂM

C ( x, y , z , H )

C ( x, y , z , H )

=

Q
u
H

σz
σy

=

=

f (Q,u,...)

y 2
z−H 2
Q
exp(
−
0
.
5
(
)
[exp(
−
0

.
5
(
) )])+ exp [(−0.5) ( z − H ) 2 ] )
=
.(
2πuσ yσ z
σz
σy
σz
: tải lượng ô nhiễm (g/s)
: tốc độ gió tại đỉnh ống khói (m/s) – đo ở độ cao 10m
: chiều cao hữu hạn cuả ống khói (m)

: độ
:

phát tán theo chiều ngang (m)

độ phát tán theo chiều thẳng đứng (m)

Chiều cao hữu dụng của ống khói : H = h + h


MÔ HÌNH ĐIỂM (tt)
Giả thiết:
- Phát tán theo định luật Gauss
-u#0
- Không có phản ứng hóa học xảy ra
- Phát tán trong không gian rộng và phẳng

MÔ HÌNH ĐIỂM (tt)

Nồng độ các chất ô nhiễm tại mặt đất : Khi z = 0
C ( x, y,0, H )

=

=

y 2
H
Q
) [exp(−0.5( ) 2 )])+ exp [(−0.5) ( H ) 2 ] )
. ( exp(−0.5(
2πuσ yσ z
σz
σy
σz

Nồng độ các chất ô nhiễm tại mặt đất theo chiều gió :
z=0, y=0
*

Q
H 2
=
.
exp

[(
−
0
.
5
)
(
) ]
C ( x,0,0, H ) 2πuσ σ
σ
y z
z


Δh: độ nâng bổng của ống khói (m)
Δ h: độ nâng bổng của ống khói (m) được xác định bằng công

thức Hollands

∆h =

T − Ta
W .D
.[1.5 + 2.68.10 −3. p ( s
).D]
u
Ts

D: đường kính trong của miệng ống khói (m)
u: tốc độ gió tại miệng ống khói (m/s)

p: áp suất khí quyển (mb)
Ts: nhiệt độ khí thải (oK)
Ta: nhiệt độ ống khói (oK)
W: tốc độ thải khí (lưu lượng/tiết diện ống
khói )m/s


Độ bền vững khí quyển
Chia làm 6 loại:
+ A,B,C: không bền vững
+ D: trung hòa
+ E,F: bền vững


Độ bền vững khí quyển (tt)
Xác định độ bền vững khí quyển
1. Gradient nhiệt độ theo chiều cao:
+ Nếu tốc độ giảm nhiệt độ theo chiều cao:
0.98oC/100m ==> loại D
+ Nếu tốc độ giảm nhiệt độ theo chiều cao
> 0.98oC/100m==> loại A,B,C
+ Nếu tốc độ giảm nhiệt độ theo chiều cao
< 0.98oC/100m==> loại E,F


Độ bền vững khí quyển (tt)
2. Trời ít mây, trong xanh, gió nhẹ : loại A,B,C
3. Trời nhiều mây, gió mạnh : loại E,F
4. Ban ngày : bức xạ mặt trời, tốc độ gió
5. Ban đêm: độ che phủ mây, tốc độ gió

Biết độ bền vững khí quyển -> σ y ,σ z


Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng

• Tính toán phát tán ô nhiễm không khí từ một vùng
được thực hiện dựa trên mô hình phát tán ô nhiễm
ISC3 của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (U.S EPA U.S Environmental Protection Agency, 1985).
• Mô hình ISCLT (Industrial Sources Complex - Long
Term) và Exinter (phiên bản phát hành trong năm 1995
- 1996) do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) kết
hợp với EcoChem Technology xây dựng và đã được
cho phép sử dụng với mục đích đánh giá phạm vi, mức
độ ảnh hưởng của các nguồn thải công nghiệp, giao
thông, sinh hoạt trong diện rộng trên toàn nước Mỹ.


Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)

(1). Nguyên lý mô hình
Mô hình phát tán được xây dựng dựa trên quan điểm
của Gauss với việc kết hợp với các điều kiện như thời
gian bán phân hủy của từng loại hóa chất riêng trong tự
nhiên (được tham khảo tại cơ sở dữ liệu AP42 có trong
đĩa CD đi kèm - EPA), số liệu địa hình, khí tượng đặc
trưng cho từng vùng... Cơ sở toán học của việc mô tả
lan truyền chất bẩn trong khí quyển là nghiệm riêng của
phương trình vi phân đối với nguồn tức thời :

Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)

δc
δ c
δ c
δ c
= Kx 2 + Ky 2 + Kz 2
δt
δx
δy
δz
2

2

2

C (t,x,y,z) là nồng độ chất ô nhiễm;
Kx, Ky, Kz là các hệ số rối theo ba phương x, y, z với
Ky=0,5 (y)2 u/x; Kz=0,5 (z)2 u/x
y, z là hệ số phát tán ngang và đứng, phụ thuộc
vào cấp độ ổn định khí quyển và khoảng cách theo
chiều gió.


Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)
(2). Các thông số kỹ thuật chính của phần mềm
Loại nguồn ô nhiễm : điểm thải, khu vực, đường giao thông,
các bãi vật liệu.
Số nguồn ô nhiễm : tối đa 300 nguồn thải (hoạt động liên

tục).
Phạm vi khảo sát : lưới đo 1.200 điểm.
Tính toán được nồng độ trung bình trong 1 giờ, 8 giờ, 24 giờ,
mùa, giai đoạn định trước.
Phạm vi thời gian khảo sát : 24 giờ/ngày; 365 ngày/năm.
Áp dụng cho các điều kiện địa hình: đồng bằng, trung du, núi,
thung lũng.
Sử dụng các thông số khí tượng đặc trưng cho khu vực tính
(gió, tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ không khí, độ ẩm, độ
bền vững khí quyển...).