Luận văn Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (gis) và mô hình toán đánh giá chất lượng không khí tại nhà máy xi măng thuộc công ty hữu hạn xi măng luks

Tình trạng ô nhiễm không khí do hoạt độngcủa con người mà chủy ếu là do sản xuất công nghiệp gây ra luôn làvấn đề được quan tâm và đã trở thành đốitượng nghiêncứucủa nhiều nhà khoahọc. Theo WHO,sản xuất công nghiệpcủa thế giới đã thải vào không khí 25% khí NO2, 40-50% khí SO2 đồng thời gây ô nhiễm cho người lao độngcũng như dâncư tiếp giáp xung quanh. Đốivới TT Huế,kết quả phân tíchsố liệuvề chấtlượng môi trường không khí trong 3năm 2005-2007tại các điểm ở khu công nghiệp Chân Mây , Phú Bài và TứHạcũng như cácsố liệu khảo sátcủa Viện Tài nguy ên, môi trường và Công nghệ sinhhọc – Đạihọc Huếrải ráctừnăm 2002 đến nay cho thấy : Môi trường không khí ở thành phố Huế, các khu công nghiệp và vùng phụcận trong thờikỳ 2002-2007 đãbắt đầu ô nhiểm, đặc biệt làbị ô nhiểmnặngbởibụilắng vàbụilơ lửng, thậm chí còn caohơn ĐàNẵng. Trung bình hàngnăm có trên 75tấnbụilắng rơi trên 1 km 2 tại thành phố Huế, trong khi đóbụilơlửng caogấp 2-3lần tiêu chuẩn cho phép. Tác độngcủa ô nhiểm không khí thể hiện rõ ràng nhấttại khuvực xung quanh nguồn gây ô nhiểm như ở nhà máy ximăng thuộc công ty hữuhạn ximăng Luks ViệtNam (gọitắt là nhàmáy ximăng Luks), bụi ảnhhưởng đếnsức khỏe, nhà cửa, cây ăn quả, hoa màu. Cácsố liệu quan trắc cho thấy tại khuvực dâncưnồng độbụilơlửng đãvượtmức cho phéptừ 3-6lần, tình trạng ô nhiểmbởi khí độc như CO, NO2, SO2 đều đang ởmứcxấpxỉ ngưỡng này [5], [6], [7]. Có th ể xem nhà máy ximăng Luks ở khu công nghiệpTứHạ làmột điểm nóngvềvấn đề ô nhiễm môi trường không khítại TT Huế,bởi th ựctế đã có nhiều ý kiến, bài báo đăngtải, đơn tranh chấp khiếu kiệncủa người dânvề tình hình ô nhiễm không khí nghiêm trọng do hoạt độngcủa nhà máy này [31], [32]. Dovậy , việc đưa ramột côngcụ đánh giá chính xác nhằmtạocơsở cho công tác quản lýcũng nhưcải thiện chấtlượng môi trường không khítại những điểm nóng ô nhiễm làmột việc làmcấp bách và có ý nghĩa quan trọng trong thời điểm hiện nay.

pdf76 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Ngày: 07/06/2013 | Lượt xem: 2118 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (gis) và mô hình toán đánh giá chất lượng không khí tại nhà máy xi măng thuộc công ty hữu hạn xi măng luks, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 2 MỞ ĐẦU Tình trạng ô nhiễm không khí do hoạt động của con người mà chủ yếu là do sản xuất công nghiệp gây ra luôn là vấn đề được quan tâm và đã trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học. Theo WHO, sản xuất công nghiệp của thế giới đã thải vào không khí 25% khí NO2, 40-50% khí SO2 đồng thời gây ô nhiễm cho người lao động cũng như dân cư tiếp giáp xung quanh. Đối với TT Huế, kết quả phân tích số liệu về chất lượng môi trường không khí trong 3 năm 2005-2007 tại các điểm ở khu công nghiệp Chân Mây, Phú Bài và Tứ Hạ cũng như các số liệu khảo sát của Viện Tài nguyên, môi trường và Công nghệ sinh học – Đại học Huế rải rác từ năm 2002 đến nay cho thấy: Môi trường không khí ở thành phố Huế, các khu công nghiệp và vùng phụ cận trong thời kỳ 2002-2007 đã bắt đầu ô nhiểm, đặc biệt là bị ô nhiểm nặng bởi bụi lắng và bụi lơ lửng, thậm chí còn cao hơn Đà Nẵng. Trung bình hàng năm có trên 75 tấn bụi lắng rơi trên 1 km2 tại thành phố Huế, trong khi đó bụi lơ lửng cao gấp 2-3 lần tiêu chuẩn cho phép. Tác động của ô nhiểm không khí thể hiện rõ ràng nhất tại khu vực xung quanh nguồn gây ô nhiểm như ở nhà máy xi măng thuộc công ty hữu hạn xi măng Luks Việt Nam (gọi tắt là nhà máy xi măng Luks), bụi ảnh hưởng đến sức khỏe, nhà cửa, cây ăn quả, hoa màu... Các số liệu quan trắc cho thấy tại khu vực dân cư nồng độ bụi lơ lửng đã vượt mức cho phép từ 3-6 lần, tình trạng ô nhiểm bởi khí độc như CO, NO2, SO2 đều đang ở mức xấp xỉ ngưỡng này [5], [6], [7]. Có thể xem nhà máy xi măng Luks ở khu công nghiệp Tứ Hạ là một điểm nóng về vấn đề ô nhiễm môi trường không khí tại TT Huế, bởi thực tế đã có nhiều ý kiến, bài báo đăng tải, đơn tranh chấp khiếu kiện của người dân về tình hình ô nhiễm không khí nghiêm trọng do hoạt động của nhà máy này [31], [32]. Do vậy, việc đưa ra một công cụ đánh giá chính xác nhằm tạo cơ sở cho công tác quản lý cũng như cải thiện chất lượng môi trường không khí tại những điểm nóng ô nhiễm là một việc làm cấp bách và có ý nghĩa quan trọng trong thời điểm hiện nay. 3 Những năm gần đây, các nhà quản lý môi trường, các nhà nghiên cứu môi trường đã bắt đầu sử dụng mô hình phát tán ứng dụng với công nghệ GIS để dự báo và đánh giá nồng độ chất ô nhiễm phân bố trong không khí do một hay nhiều nguồn điểm gây ra cho khu vực xung quanh. Các chương trình, phần mềm, mô hình toán học là những công cụ không thể thiếu trong công tác quản lý chất lượng môi trường không khí, chúng phục vụ rất hiệu quả cho các hoạt động quan trắc, kiểm soát chất thải, phòng ngừa ô nhiễm, cảnh báo sự cố []. Một thực tế cho thấy, hầu hết các chương trình, phần mềm tính toán đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi, phục vụ tương đối tốt cho công tác quản lý chất lượng môi trường không khí hiện nay đều được xây dựng và phát triển tại các nước có vĩ độ địa lý cao như Mỹ, Canada hay một số nước Bắc Âu. Chính vì vậy một số hệ số thực nghiệm, những hệ số có nguồn gốc từ quá trình quan trắc đo đạc thực tế lại mang đặc trưng của không khí tại các khu vực vĩ độ cao, liên quan trực tiếp đến các yếu tố gió và nhiệt độ, xét về bản chất vật lý khí quyển khác nhiều so với lớp không khí tại các vùng nhiệt đới, nhất là sự biến thiên nhiệt độ theo độ cao và độ ẩm không khí. Do đó, việc trang bị và sử dụng các phần mềm, mô hình trong công tác nghiên cứu, quản lý môi trường trong các vùng nhiệt đới chúng ta cần cân nhắc khả năng áp dụng thực tế với các yếu tố thích hợp về địa lý. Ở Việt Nam, đặc biệt là các thành phố lớn ở hai đầu đất nước, đã có rất nhiều mô hình đang được nghiên cứu, thử nghiệm và áp dụng phục vụ các mục đích tính toán, dự báo những yếu tố khí tượng, thời tiết cũng như các thành phần môi trường không khí []. Thế nhưng, đối với TT Huế, cho đến thời điểm này, việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp mô hình hóa để giải quyết các bài toán về môi trường không khí vẫn còn đang là vấn đề khá mới mẻ, các mô hình thích ứng với điều kiện khí tượng cho TT Huế vẫn chưa được xây dựng một cách khoa học, phù hợp với điều kiện khí hậu của khu vực. Vì vậy, việc tiến hành nghiên cứu và kiểm định để chọn lựa ra mô hình thích hợp nhất nhằm áp dụng một cách có căn cứ khoa học dựa trên số liệu khí tượng địa phương là cần thiết và có ích cho công tác quản lý môi trường tại thành phố Huế nói chung và toàn tỉnh TT Huế nói riêng. 4 Xuất phát từ tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học đó, chúng tôi đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) VÀ MÔ HÌNH TOÁN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG THUỘC CÔNG TY HỮU HẠN XI MĂNG LUKS (VIỆT NAM)” với mục đích nhằm: - Ứng dụng một số mô hình phát tán ô nhiễm không khí (cụ thể là mô hình Berliand và mô hình ISC3) để đánh giá, dự báo chất lượng không khí tại khu vực nhà máy xi măng Luks; trên cơ sở đó sẽ lựa chọn mô hình phù hợp cho đối tượng nghiên cứu. - Kết hợp cơ sở dữ liệu môi trường, GIS và mô hình toán để tạo ra sản phẩm nhằm phục vụ cho công tác quản lý chất lượng môi trường không khí tại khu vực xung quanh nhà máy Luks. Việc ứng dụng GIS và mô hình toán đánh giá ô nhiễm không khí đối với nhà máy xi măng Luks nói riêng và TT Huế nói chung là rất quan trọng và hết sức cần thiết bởi nó thể hiện tính cấp thiết trong việc đáp ứng được yêu cầu đánh giá, dự báo ô nhiễm, quy mô và cường độ cực đại của chất ô nhiễm tại mặt đất; Bên cạnh đó đề tài còn góp phần hỗ trợ các nhà quản lý môi trường đưa ra các quyết định cuối cùng trong việc lập quy hoạch, cảnh báo ô nhiễm, lựa chọn các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm thích hợp. Đề tài được thể hiện bởi sự kết hợp giữa hai công cụ quản lý là hệ thống thông tin địa lý và mô hình hóa - sự kết hợp giữa công cụ quản lý thông tin đối tượng gắn với vị trí địa lý và công cụ mang tính dự đoán. Điều này rất thích hợp trong công tác quản lý môi trường không khí cho các cơ sở sản xuất nói riêng và quản lý môi trường khu công nghiệp nói chung trên địa bàn tỉnh TT Huế. Hơn nữa, một điểm mới mang tính thiết thực của đề tài là kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng vào thực tiễn rất cao, vì đề tài có bao gồm cả nội dung tiến hành hiệu chỉnh mô hình thích hợp cho điều kiện tự nhiên ở TT Huế và sản phẩm mô hình cũng sẽ được kiểm chứng trong thực tế. Đề tài thực hiện sẽ mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn thông qua việc: 5 - Góp phần cung cấp các luận cứ có cơ sở khoa học cho các nhà quản lý ở địa phương về tình trạng môi trường không khí chịu sự tác động bởi các nguồn thải từ nhà máy xi măng Luks. - Góp phần giúp cho nhà máy xi măng Luks nhận biết được thực trạng ảnh hưởng của nhà máy lên môi trường không khí xung quanh để có những biện pháp khắc phục ô nhiễm kịp thời. - Ngoài ra việc thực hiện luận văn này còn có ý nghĩa góp phần phục vụ công tác nghiên cứu và giảng dạy theo hướng Tin học môi trường và mô hình hoá môi trường tại các cơ sở đào tạo về ngành môi trường cho các trường đại học, Viện nghiên cứu nói chung. - Làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu liên quan đến dự báo, đánh giá ô nhiễm không khí ở TT Huế. Để thực hiện Luận văn này, các nội dung nghiên cứu sau được đặt ra: - Điều tra, thu thập, phân tích và đánh giá các dữ liệu liên quan đến khu vực xung quanh nhà máy xi măng Luks nhằm phục vụ cho mục đích nghiên cứu. - Xây dựng các cơ sở khoa học cho vùng nghiên cứu: xác định vùng, phạm vi nghiên cứu chính xác trên bản đồ số. - Ứng dụng mô hình ISC3 kết hợp với mô hình Berliand đánh giá ô nhiễm hiện tại cũng như dự báo trong tương lai cho nhà máy xi măng Luks. - Ứng dụng phần mềm ENVIMAP để vẽ bản đồ ô nhiễm theo các kịch bản khác nhau. (ENVIMAP: ENViromental Information Management and Air Pollution estimation - Phần mềm quản lý và đánh giá ô nhiễm không khí) - Tiến hành kiểm chứng mô hình, lựa chọn mô hình tối ưu nhất cho điều kiện khí tượng ở TT Huế. - Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm không khí do hoạt động sản xuất của nhà máy xi măng Luks. 6 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Mô hình phát tán ô nhiễm không khí cho nguồn điểm Các mô hình nhiễm bẩn của không khí là biểu diễn toán học các quá trình phát tán tạp chất và các phản ứng hóa học diễn ra, kết hợp với tải lượng phát thải, đặc trưng của phát thải từ các nguồn công nghiệp và các dữ liệu khí tượng được sử dụng để dự báo nồng độ chất bẩn đang xét. Các nghiên cứu trong lĩnh vực này cho thấy để mô phỏng chính xác sự phát tán ô nhiễm không khí cần phải biết mô phỏng các tham số khí tượng (sự phân bố của gió và nhiệt độ trong lớp biên của khí quyển, sự mô tả các quá trình khuếch tán và bức xạ mặt trời), bên cạnh đó phải lưu ý đến các yếu tố liên quan tới bản chất của các chất ô nhiễm: sự nóng lên của các chất được thải ra, sự chuyển hóa do kết quả của các phản ứng hóa học. Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) và Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc (UNEP) đã có cách phân loại theo ba hướng chính sau đây: - Mô hình thống kê kinh nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết toán học Gauss. Các nhà toán học có công phát triển mô hình này là Taylor (1915), Sutton (1925 – 1953), Turner (1961 – 1964), Pasquill (1962 – 1971), Seifeld (1975) và gần đây được các nhà khoa học môi trường của các nước như Mỹ, Anh, Pháp, Hunggari, Ấn độ, Nhật Bản, Trung Quốc,... ứng dụng và hoàn thiện mô hình tính theo điều kiện của mỗi nước. - 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. - Mô hình số trị, tức là giải phương trình vi phân bằng phương pháp số. Trên trang Web : www.epa.gov của Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ đã đưa ra phân loại các phát thải chất khí: - Phát thải bề mặt (area source): các nguồn thải thấp, đám cháy. - Nguồn thải đường (line source): đường giao thông 7 - Các nguồn điểm (point source):ống khói. Nghiên cứu phát triển mô hình cho nguồn điểm đã được quan tâm đặc biệt về lý luận lẫn thực tiễn trong rất nhiều các công trình trong và ngoài nước /xem nguồn [20], [26]-[30] và các tài liệu được trích dẫn trong đó/. Ở Việt Nam hai loại mô hình phát tán ô nhiễm không khí cho nguồn điểm được sử dụng rộng rãi nhất là mô hình Gauss và mô hình Berliand. Đã có nhiều phần mềm tin học hóa các mô hình này như phần mềm CAP, ENVIMAP, ECOMAP /nguồn [20] – [22]/. Trong mục này trình bày tổng quan về các mô hình nguồn điểm được sử dụng trong Luận văn này. Cụm từ ISC viết tắt từ tiếng Anh: Industrial Source Complex có nghĩa là nguồn thải công nghiệp tổng hợp, ISCST viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Industrial Source Complex Short Term: tính cho thời gian ngắn hạn, ISCLT viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Industrial Source Complex Long Term: tính cho thời gian dài hạn. Chương trình nghiên cứu ISC được bắt đầu từ tháng 4/1981 và kết thúc vào tháng 3/1992. Bản ISC3 là bản được công bố trong tài liệu [28]. Công thức tính toán nồng độ từ nguồn điểm, phát thải liên tục đạt trạng thái dừng có dạng : ÷ ÷ ø ö ç ç è æ -´= 2 y 2 zys y5,0exp u.2 QKV z) y, (x, C sssp Ở đó: C (x, y, z) – nồng độ chất phát thải tại điểm có tọa độ x, y, z, mg/m3; Q – phát thải của chất, g/s; K – hệ số chuyển đổi = 1.103; V – thành phần lưu ý tới sự khuếch tán ô nhiễm theo phương đứng. Thành phần này có lưu ý tới ảnh hưởng chiều cao ống khói, độ nâng của vệt khói sau khi thoát ra khỏi nguồn thải, độ cao hòa trộn theo phương thẳng đứng, lắng đọng trọng trường, lắng đọng khô của những hạt bụi (đường kính hạt lớn hơn 20 mm); 8 sy, sz - độ lệch chuẩn của phát tán theo phương ngang và đứng, m; us – vận tốc gió tại độ cao hữu dụng, m/s; Các bước tính toán tham số trong mô hình ISC3 được thực hiện như sau: Tính toán độ cao hiệu chỉnh của ống khói theo công thức Briggs ' s s s s s v h = h + 2d u é ù ê ú ë û với s sv < 1.5u ' s sh = h với s sv 1.5u³ Trong đó: hs là chiều cao ống khói (m), h’s là chiều cao hiệu chỉnh của ống khói (m), vs là vận tốc khí phụt (m/s), còn ds là đường kính bên trong của miệng ống khói (m). Tính toán lực nổi và thông lượng động lượng Tham số thông lượng nổi Fb (m4/s3) được xác định theo công thức: ÷ ø ö ç è æ D T4 T dvg = F s 2 ssb Trong đó ΔT = Ts - Ta, Ts nhiệt độ khói thoát ra (K), còn Ta là nhiệt độ không khí xung quanh (K). Tham số thông lượng động lượng Fm (m4/s2) được tính theo công thức: T4 T dv = F s a2 s 2 sm Với Fb < 55, d v T 0.0297 = ) T( 3/2 s 3/1 s scD Và với Fb ³ 55, d v T 0.00575 = ) T( 3/1 s 3/2 s scD Phụ thuộc vào mối quan hệ giữa ΔT và (ΔT)c người ta tính độ cao hữu dụng. Đại lượng xf được tính như sau: Với Fb < 55: 9 F49 = x 8/5bf Với Fb ³ 55: F119 = x 5/2bf Tính vệt nâng cột khói trong điều kiện không ổn định và trung hòa (A – D) có lưu ý tới lực nổi Trong trường hợp khi ΔT vượt quá (ΔT)c độ cao hữu dụng được tính như sau: Với Fb < 55: u F21.425 + h = h s 4/3 b se ¢ Với Fb ³ 55: u F38.71 + h = h s 5/3 b se ¢ Nếu ΔT nhỏ hơn (ΔT)c , khi đó độ cao hữu dụng được tính như sau: u v d3 + h = h s s sse ¢ Tính vệt nâng cột khói trong điều kiện ổn định có lưu ý tới lực nổi Đối với các trường hợp khí quyển ổn định, tham số ổn định s, được tính từ phương trình sau đây: T z/g = s a ¶q¶ Người ta đã tính xấp xỉ ¶θ/¶z đối với độ ổn định khí quyển E bằng 0.020 °K/m, và đối với độ ổn định khí quyển loại F, ¶θ/¶z được lấy bằng 0.035 °K/m. Đối với các trường hợp khi nhiệt độ khói lớn hơn hay bằng nhiệt độ không khí xung quanh, giống như trường hợp không ổn định và trung hòa ta xác định đại lượng (ΔT)c như sau: s vT 0.019582 = T)( sscD Khi ΔT vượt quá (ΔT)c độ cao hữu dụng he được xác định như sau: 10 ÷ ø ö ç è æ ¢ su F 2.6 + h = h s b 3/1 se Khi ΔT nhỏ hơn (ΔT)c độ cao hữu dụng được xác định theo công thức ÷÷ ø ö çç è æ ¢ su F 1.5 + h = h s m 3/1 se Các tham số khuếch tán được tính toán như sau : Phương trình được sử dụng để tính σy , σz (m) có dạng: tan(TH)(x)465.11628 = ys Ở đó: ln(x)] d - [c30.01745329 =TH Trong các phương trình trên khoảng cách theo chiều gió x được tính bằng km, các hệ số c và d được đưa ra trong Bảng 1-1. Phương trình để tính σz có dạng: ax = bzs Trong đó khoảng cách dọc theo hướng gió x được tính bằng km và σz được tính bằng m. Các hệ số a và b được cho trong [28]. Bảng 1-1. Bảng được sử dụng để tính toán tham số PASQUILL-GIFFORD σy σy = 465.11628 (x)tan(TH) TH = 0.017453293 [c - d ln(x)] Độ ổn định khí quyển theo Pasquill c d A 24.1670 2.5334 B 18.3330 1.8096 C 12.5000 1.0857 D 8.3330 0.72382 E 6.2500 0.54287 F 4.1667 0.36191 Ở đó σy được tính bằng m và x được tính bằng km. Tham số V được tính theo công thức: ( ) ( ) +÷ ÷ ø ö ç ç è æ + -+÷ ÷ ø ö ç ç è æ - -= 2 2 2 2 5,0exp5,0exp z e z e hzhzV ss å ¥ = ú ú û ù ê ê ë é ÷÷ ø ö çç è æ -+÷÷ ø ö çç è æ -+÷÷ ø ö çç è æ -+÷÷ ø ö çç è æ -+ 1 2 2 4 2 2 3 2 2 2 2 2 1 5,0exp5,0exp5,0exp5,0exp m zzzz HHHH ssss 11 Ở đó: he – độ cao hữu dụng của phát thải (độ cao đường trung bình của vệt khói so với mặt đất), m. Các bước tính độ cao pha trộn được thực hiện như sau: - H1 = z – (2mL – he); - H2 = z + (2mL – he); - H3 = z – (2mL + he); - H4 = z + (2mL + he); Trong đó - m – số lần nội suy (để tính toán chỉ cần 3 lần); - L – độ cao pha trộn, m. Độ cao pha trộn được tính theo theo công thức: L = 320.u10 Ở đó: u10 – vận tốc gió tại mặt đất (thường lấy tại độ cao 10 m). Các số hạng nội suy được tính chỉ cho đối với các lớp ổn định A, B, C và D (theo Pasquill). Trong số các mô hình phát tán được nghiên cứu ứng dụng tại Việt Nam, mô hình Berliand đang được quan tâm vì nó có khả năng thích nghi tốt cho các điều kiện khí tượng cụ thể như được chỉ ra trong các nghiên cứu [21] 21, 22. Để tính toán nồng độ khí và bụi nhẹ tại mặt đất cho một nguồn thải điểm Berliand đã đưa ra công thức sau đây: ( ) ( ) ( ) 1+n 2 1 23 2 01 0 1 u HM yC x, y,0 = exp - - 4k x2 1+ n k πk x 1+ n k x æ ö ç ÷ ç ÷ è ø Trong công thức này M – công suất nguồn thải (mg/s); k1 – là hệ số khuếch tán rối đứng ở độ cao z1 = 1 m (m2/s); n – số mũ hàm biến thiên tốc độ gió n = 0,14 – 0,2. Thường lấy n=0,14 trong điều kiện bất ổn định và n = 0,2 khi khí quyển ổn định / 23/; k0 – kích thước rối ngang (m); u1 – tốc độ gió tại độ cao z1 = 1 m. /Error! Reference source not found., 18, 24, Error! Reference source not found./. Phương pháp tính toán k1 và k0 được trình bày trong công trình 24. 12 Các đại lượng nồng độ cực đại Cm và khoảng cách đạt được xm được tính như sau: ( ) ( ) 2 1 m 1.5 1+n 0 11 0.116 1+ n M kC = k uu H , ( ) 1+n 1 m 2 1 u H2x = 3 k 1+ n Trong các công thức này H = h + DH; trong đó công thức tính vệt nâng ống khói Berliand được thực hiện theo công thức 2 10 10 1,5vR 3,3gRΔTΔH = 2,5 + u Tu æ ö ç ÷ è ø T– nhiệt độ không khí đo bằng Kelvin; u10 – vận tốc gió tại độ cao 10 m; v – vận tốc khí thoát ra khỏi miệng ống khói (vận tốc khí phụt) (m/s); R – bán kính miệng ống khói (m); g – gia tốc trọng trường; DT = Tb –T ( hiệu nhiệt độ của tạp chất khí thoát ra khỏi miệng ống và nhiệt độ không khí xung quanh, Tb và T tính bằng độ Kelvin = 273 + tº C). Trong trường hợp chất thải là tạp chất nặng có cỡ hạt đồng nhất, công thức Berliand tính nồng độ từ một nguồn điểm có độ cao H được xác định bằng công thức: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 2 1 0 1 , ,0 2 1 1 v n v v v MH uC x y n v k x k xp + + += + G + ( ) ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - + -´ + xk y xkn Hu n 0 2 1 2 1 1 41 exp trong đó ( )1 1 wv k n = + Giá trị cực đại của Cm và khoảng cách từ đó tới nguồn xm được tìm cũng giống như đối với tạp chất nhẹ: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1.5 1 1.5 1 0 11 0.055 1 1.5 1 + + + + = G + v m vn n M vkC k u v eu H , 1+n 1 m 2 1 u Hx = (1+ n) (1.5 + ν)k Trong đó -2 2p pw = 1,3.10 .ρ r - là tốc độ rơi của các hạt có dạng hình cầu, trong đó r - mật độ các hạt bụi, rp – bán kính của chúng. Trong công thức trên w được xác định bằng cm/s, còn rp và rp được cho bằng g/cm3 và mm tương ứng. 13 Trong trường hợp lặng gió, Berliand đã đưa ra công thức sau đây cho chất khí và bụi nhẹ / 24/: ( ) ( ) ( ) 2 2 1+n1 2 2 2 1 M 1C x, y,0 = 2πk 1+ n β H + x + y 1+ n k é ù ê ú ê úë û , Nồng độ cực đại được xác định theo công thức ( ) ( ) 3 1 m 2 1+n4 MK 1+ n C = 2πβ H , Trong các công thức trên 1β 2k» Xác định các tham số k1 và k0 là bước trung gian quan trọng để ứng dụng mô hình Berliand được trình bày ở trên (tiếp theo đây sẽ được gọi là Berliand khoa học – theo cách gọi trong [17]). Để tính hệ số k0 dãy số liệu quan trắc khí tượng theo 4 obs vào các thời điểm 1h, 7h, 13h, 19h được sử dụng. Gọi V là véc tơ vận tốc gió, d là hướng gió m/s được quy đổi ra độ. Các bước xác định k0 được thực hiện như sau: 1. Xác định các thành phần của véc tơ vận tốc gió cos 180 i i i du V pæ ö= × ç ÷ è ø sin 180 i i i dv V pæ ö= × ç ÷ è ø 2. Tính giá trị trung bình và phương sai của mỗi chuỗi số u , v , su, sv 1 1 1 1, N N i i i i u u v v N N= = = =å å , ( ) ( )2 2 1 1 1 1, N N u i v i i i u u v v N N= = s = - s = -å å Trong đó N là độ dài của chuỗi (bằng 4 lần số ngày của tháng) 3. Tính hàm tự tương quan của u và v ( ) ( ) ( )( )1 1 N k uu i i k iu R k u u u u N k - + = = - - - s å 14 ( ) ( ) ( )( )1 1 N k vv i i k iv R k v v v v N k - + = = - - - s å (0.1) Lưu ý: giá trị của k thì chỉ cần tính từ 0 đến N/2 4. Xấp xỉ hàm Ruu và Rvv bằng hàm u ke-a và vke-a . Ở đây lưu ý là có thể dùng một filter nào đó để hai hàm trên trơn hơn 5. Khi đã xấp xỉ đươc 2 hàm trên thì có thể tính được hệ số K0 như sau ( )2 0 0 ut u x u u u K u R d e dt ¥ ¥ -a s¢= a a = s = aò ò , ( )2 0 0 vt v y v v v K v R d e dt ¥ ¥ -a s¢= a a = s = aò ò Theo lý
Luận văn liên quan