Ứng dụng mô hình dự báo mức độ ô nhiễm không khí do giao thông tại một số trục đường chính ở thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA MÔI TRƯỜNG Khóa luận Tốt nghiệp cử nhân Khoa học Mơi trường ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO MỨC ĐỘ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DO GIAO THƠNG TẠI MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Quản lý Môi trường Sinh viên thực Giáo viên hướng dẫn : Phan Thúy An : TSKH Bùi Tá Long i Lời cảm ơn Khóa luận hồn thành nhờ giúp đỡ tậm tình bảo thầy cơ, bạn bè gia đình dành cho em Trước hết, em gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn mình, Thầy TSKH Bùi Tá Long, người đặt toán, quan tâm giúp đỡ, đóng góp ý kiến mặt chun mơn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian vừa qua Em gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy Ths Nguyễn Bắc Giang, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho em suốt thời gian vừa qua Em gửi lời biết ơn sâu sắc đến tập thể thầy cô khoa Môi trường, Đại học Khoa học Huế, người cho em kiến thức kinh nghiệm thực tiễn suốt năm học qua Em xin gửi lời cám ơn đến anh chị phòng Tin học Môi trường, Viện Môi trường Tài nguyên, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh tận tình giúp đỡ em suốt thời gian thực Khóa luận Em gửi lời cảm ơn chân thành đến anh chị Trung Tâm Kỹ thuật môi trường Đà Nẵng, anh chị phòng Khoa học công nghệ Sở Giao thông vận tải thành phố Đà Nẵng, anh chị Đài Khí tượng Thuỷ văn khu vực Trung Trung Bộ tạo điều kiện thuận lợi cho em trình thu thập số liệu, tài liệu phục vụ cho khóa luận tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, đến người thân yêu yêu thương, động viên tạo điều kiện tốt cho việc học tập em Một lần nữa, em xin chân thành cám ơn tất Sinh viên Phan Thuý An ii TÓM TẮT Đất nước Việt Nam thời kỳ hội nhập WTO, kinh tế ngày có nhi ều điều kiện phát triển Tuy nhiên, s ự phát triển ngày mạnh kinh tế kéo theo tình trạng nhiễm mơi trường ngày nghiêm trọng Ơ nhiễm khơng khí giao thơng vấn đề môi trường quan tâm nay, đặc biệt thành phố Đà Nẵng – đô thị trẻ đà xây dựng phát triển Tuy nhiên, nhiễm khơng khí loại nhiễm khó quản lý nhất, đặc biệt nhiễm giao thơng mức độ khó kiểm sốt hoạt động giao thông đường Để quản lý loại nhiễm này, cần phải có phần mềm mạnh dựa mơ hình tính tốn hệ số phát thải, tải lượng ô nhiễm nồng độ phát tán, đồng thời phải có liệu đầy đủ giao thơng, khí tượng cho mơ hình Hiện nay, Đà Nẵng chưa có phần mềm hỗ trợ cho việc quản lý nhiễm khơng khí hoạt động Trước tình hình đó, luận văn “ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO MỨC ĐỘ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DO GIAO THƠNG TẠI MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG” thực nhằm xây dựng đồ nhiễm khơng khí giao thông thành phố Đà Nẵng Để đạt mục tiêu này, Luận văn ứng dụng mơ hình tính toán hệ số phát thải Mobile phần mềm phát tán ô nhiễm cho giao thông CAR Kết Khóa luận hướng tới qn lý tình hình nhiễm khơng khí hoạt động giao thơng địa bàn thành phố Đà Nẵng iii MỤC LỤC Lời cảm ơn ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU 1.1 CƠ SỞ THỰC TIỄN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.3 CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2 2.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC 2.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 2.3 PHẦN MỀM MOBILE 2.3.1 Đặc điểm chương trình Mobile 2.3.2 Phương pháp tính tốn hệ số phát thải mơ hình Mobile 2.3.3 Tính tốn nồng độ khí nhiễm từ kết hệ số phát thải Mobile 2.4 PHẦN MỀM CAR 10 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 3.1 TỔNG QUAN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 3.1.2 Tình hình kinh tế - xã hội năm gần 3.2 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ DO GIAO THƠNG TẠI TP ĐÀ NẴNG 19 3.2.1 Hiện trạng nhiễm khơng khí giao thơng TP.ĐN 3.2.2 Tác động tình hình nhiễm giao thơng 3.2.3 Kết quan trắc ô nhiễm không khí năm gần 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 19 20 21 25 27 4.1 MÔ TẢ NHẬP SỐ LIỆU VÀO MOBILE VÀ CAR 4.1.1 Thu thập liệu phục vụ cho Luận văn 4.1.2 Nhập số liệu vào Mobile 4.1.3 Nhập số liệu vào CAR 4.2 KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH 4.3 MÔ TẢ KỊCH BẢN 4.4 TÍNH TỐN KẾT QUẢ 4.5 MỘT SỐ KẾT QUẢ DỰ BÁO 27 27 28 30 34 35 37 39 iv 12 12 16 4.6 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KIỂM SỐT Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ DO GIAO THƠNG 40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO i v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Phân loại đường Bảng 3.1 Số nắng tháng năm (Niên giám Thống kê TP Đà Nẵng 2007) 14 Bảng 3.2 Tổng lượng mưa tháng năm (Niên giám Thống kê TP Đà Nẵng 2007) 14 Bảng 3.3 Độ ẩm trung bình tháng năm (Niên giám Thống kê TP Đà Nẵng 2007) 15 Bảng 3.4 Nhiệt độ trung bình tháng năm (Niên giám Thống kê TP Đà Nẵng 2007) 15 Bảng 3.5 Tốc độ tăng trưởng kinh tế thành phố Đà Nẵng (UBND TP.ĐN, Thông tin khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 16 Bảng 3.6 Tốc độ tăng trưởng nhóm ngành kinh tế TP Đà Nẵng (UBND TP.ĐN, Thông tin khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 17 Bảng 3.7 Diện tích, dân số đơn vị hành TP Đà Nẵng 2007 (Niên giám Thống kê TP Đà Nẵng 2007) 17 Bảng 3.8 Thu nhập bình quân đầu người người dân Đà Nẵng (UBND TP.ĐN, Thông tin khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 18 Bảng 3.9 Một số tiêu hệ thống y tế TP Đà Nẵng (UBND TP.ĐN, Thông tin khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 19 Bảng 3.10 Tiêu chuẩn Việt Nam cho chất lượng khơng khí xung quanh 21 Bảng 3.11 Kết quan trắc môi trường khơng khí xung quanh thành phố Đà Nẵng 2005 (Sở TNMT TP.ĐN) 21 Bảng 3.12 Kết quan trắc môi trường khơng khí xung quanh thành phố Đà Nẵng, đợt 1-2/2006 (Sở TNMT TP.ĐN) 22 Bảng 3.13 Kết quan trắc mơi trường khơng khí xung quanh thành phố Đà Nẵng, đợt 3/2006 (Sở TNMT TP.ĐN) 23 Bảng 3.14 Kết quan trắc mơi trường khơng khí xung quanh 2008 (Trung tâm bảo vệ môi trường TP 24 Bảng 4.1 Số liệu quan trắc chất lượng khơng khí đoạn đường tháng 3/2009 27 Bảng 4.2 Dữ liệu đầu vào cho MOBILE6.EXE 28 Bảng 4.3 Kết tính tốn cho số trục đường TP Đà Nẵng 35 Bảng 4.4 Mô tả kịch tính tốn nồng độ CO cho đường ngày 16/2/2009 35 Bảng 4.5 Mô tả kịch tính tốn nồng độ CO cho đường ngày 17/2/2009 36 Bảng 4.6 Mô tả kịch tính tốn nồng độ CO cho đường ngày 18/2/2009 36 Bảng 4.7 Mô tả kịch tính tốn nồng độ CO cho đường ngày 19/2/2009 36 Bảng 4.8 Mô tả kịch tính tốn nồng độ CO cho đường ngày 20/2/2009 36 Bảng 4.9 Mơ tả kịch tính toán nồng độ CO cho đường ngày 21/2/2009 37 Bảng 4.10 Mơ tả kịch tính tốn nồng độ CO cho đường ngày 22/2/200937 Bảng 4.11 Nồng độ CO vị trí quan trắc kịch 37 Bảng 4.12 Nồng độ CO vị trí quan trắc kịch 38 vi Bảng 4.13 Nồng độ CO vị trí quan trắc kịch 38 Bảng 4.14 Nồng độ CO vị trí quan trắc kịch 38 Bảng 4.15 Nồng độ CO vị trí quan trắc kịch 38 Bảng 4.16 Nồng độ CO vị trí quan trắc kịch 38 Bảng 4.17 Nồng độ CO vị trí quan trắc kịch 39 Bảng 4.18 Tải lượng theo Mobile trường hợp 39 Bảng 4.19 Kết mơ hình cho kịch dự báo .39 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn hệ số phát thải trung bình (g/mi) Hình 2.2 Tóm tắt phân loại thông số đầu vào Mobile Hình 2.3 Sơ đồ tính tốn nồng độ nhiễm từ kết hệ số phát thải Mobile cho nguồn đường 10 Hình 2.4 Mơ hình lý luận (Conceptual model) CAR 11 Hình 2.5 Dữ liệu đầu vào kết đầu CAR .11 Hình 3.1 Bản đồ vị trí địa lý thành phố Đà Nẵng 12 Hình 3.2 Hình thể phân bố diện tích tự nhiên TP.ĐN 2007 (Niên giám Thống kê TP.ĐN 2007) 13 Hình 3.3 Phương pháp luận nghiên cứu 26 Hình 4.1 Giao diện nhập thông tin kịch 28 Hình 4.2 Giao diện nhập đường dẫn chạy file input mobile 29 Hình 4.3 Giao diện file input mobile 29 Hình 4.4 Giao diện kết tính hệ số phát thải từ mobile 29 Hình 4.5 Giao diện công cụ điều khiển lớp đồ 30 Hình 4.6 Công cụ hiển thị nút điều khiển đồ 30 Hình 4.7 Giao diện thông tin đoạn đường 31 Hình 4.8 Giao diện bước nhập lưu lượng xe 31 Hình 4.9 Giao diện bước nhập lưu lượng xe 32 Hình 4.10 Giao diện bước nhập số liệu khí tượng 32 Hình 4.11 Giao diện bước nhập số liệu khí tượng 32 Hình 4.12 Giao diện hộp thoại Nhập thơng số cho mơ hình .33 Hình 4.13 Giao diện hộp thoại Nhập thơng số cho lưới tính 34 Hình 4.14 Kết mơ hình phát tán CO cho đường Hồng Diệu trường hợp gió Đơng Đơng Nam, vận tốc gió m/s, tải lượng 0.00884 g/m.s 34 viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐN : Đà Nẵng EEA : Cao uỷ Bảo vệ Môi trường Châu Âu EPA : Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ GDP : Tổng sản phẩm quốc nội GIS : Hệ thống thông tin địa lý GTCC : Giao thơng cơng KHKT : Khoa học kỹ thuật KT–XH : Kinh tế - xã hội NCKH : Nghiên cứu khoa học NXB : Nhà xuất Q : Quận TCCP : Tiêu chuẩn cho phép TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TNMT : Tài nguyên Môi trường TP : Thành phố TP.ĐN : Thành phố Đà Nẵng TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh UBND : Uỷ ban nhân dân VOCs : Các hợp chất hữu dễ bay WHO : Tổ chức y tế giới ix x CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 CƠ SỞ THỰC TIỄN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ơ nhiễm khơng khí từ nguồn giao thơng đường trở thành vấn đề môi trường lớn, đặc biệt nước phát triển Tình trạng nhiễm có xu hướng tập trung chủ yếu thành phố lớn – nơi có nhiều hoạt động phương tiện giao thông kết làm suy giảm chất lượng khơng khí Nằm vùng trọng điểm kinh tế miền Trung, n có nhịp độ phát triển cao nhấ t miền Trung đó, tương lai, Đà Nẵng có nhu cầu đặc biệt lớn giao thông vận tải đồng thời ch ịu áp lực lớn nhiều vấ n đề liên quan đến giao thơng có vấn đề ô nhiễm không khí giao thông vận tải đường Hoạt động giao thơng vận tải nói chung việc đốt nhiên liệu động nói riêng hàng triệu phương tiện giao thông tập trung thị thải vào khơng khí khối lượng lớn khí độ c hại CO, NOx , SOx kèm theo bụi, tiếng ồn chất ô nhiễm khác Tầng không khí gần mặt đất b ị ô nhiễm hậu hoạt động làm ảnh hưởng xấ u đến môi trường, đến sức khỏe người dân đô thị vùng lân cận, đồng thời ảnh hưởng đến phát triển kinh tế chung khu vực nước Trong th ời gian qua, nhiều chương trình quan trắc nhiễm khơng khí giao thơng cấp quyền thực Tuy nhiên nghiên cứu ứng dụng phương pháp mơ hình hóa để tìm qui luật phân bố ô nhiễm theo tuyến đường chưa ý Năm 2003, Cụ c Bảo Vệ Mơi Trường Mỹ đ ã thức cơng bố Internet mã nguồn tài liệu kỹ thuật liên quan Mobile - mơ hình máy tính dùng để ước tính hệ số phát thải cho phương tiện giao thông đường theo điều kiện khác khí tượng, nhiên liệu, cách vận hành xe, giao thơng, chương trình giảm thiểu nhiễm…Cho đến nay, Mobile không ch ỉ phổ biến ứng dụng rộng rãi M ỹ mà nghiên cứu phát triển phù hợp với tiêu chuẩn Châu Âu nhiều quốc gia khác Năm 2008, Viện Môi trường Tài nguyên, Đại học Quốc gia TP.HCM cơng bố phần mềm CAR tính tốn phát tán ô nhiễm không khí giao thông Phần mềm cho phép dựa vào hệ số phát th ải Mobile tính tốn được, kết hợp với số lượng loại xe, yếu tố khí tượng tính tốn vẽ b ản đồ nhiễm khơng khí giao thơng Mơ hình tốn ứng dụng CAR mơ hình Berliand kỹ thuật Vì vậy, d ựa tảng Mobile CAR, kế t hợp với việc thu thập, thống kê, phân tích tổng h ợp số liệu liên quan, xây d ựng kế hoạch dài hạn ngắn hạn nhằm kiểm soát ngăn ngừa nhiễm khơng khí giao thơng việc làm cần thiết 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu trước m ắt: Nghiên cứu khả ứng dụng ph ần mềm Mobile, CAR để tính tốn hệ số phát th ải, tải lượng, s ự phát tán nhiễ m khơng khí CO từ phương tiện giao thông giới số trục đường thành phố Đà Nẵng Mục tiêu lâu dài: Xây dựng sở liệu môi trường phục vụ cho công tác quản lý Nhà nước việc giám sát chất lượng mơi trường khơng khí phương tiện giao thông thành phố Đà Nẵng 1.3 CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung chính: - - Tìm hiểu tổng quan nhiễm khơng khí phương tiện giao thông giới đường số trục đường thành phố Đà Nẵng Thu thập số liệu phương tiện giao thông vận tải đường số tuyến đường Thu thập số liệu khí tượng thành phố Đà Nẵng năm 2009 để làm sở tính tốn lan truyền nhiễm khơng khí Tìm hiểu mơ hình Mobile, CAR - Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình - Tính tốn dự báo mức độ nhiễm khơng khí giao thơng theo kịch khác số trục đường Đà Nẵng Ứng dụng GIS để vẽ đồ nhiễm khơng khí giao thơng - 1.4 GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI l Giới hạn phạm vi đề tài: Do giới hạn thời gian thực đề tài hạn chế số liệu xe cộ thu thập nên đề tài có giới hạn: - Trên phạm vi số trục đường thành phố Đà Nẵng - Số liệu thu thập lưu lượng xe chưa đủ khoảng thời gian ngày - Số liệu thu thập khí tượng tháng năm 2009 theo l Hạn chế đề tài: Do khó khăn q trình thực đề tài luận văn nên số liệu đo đạc đường cịn ít, chưa đầy đủ - Số liệu đo đạc tiến hành đợt tháng năm 2009 - Số liệu khí tượng tháng năm 2009 thu thập kèm theo thời điểm lấy mẫu CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGỒI NƯỚC Trên giới có nhiều nghiên cứu nhiều phần mềm tính tốn tải lượng phát thải chấ t ô nhiễm khơng khí hoạt động giao thơng th ực Kết mơ hình tính tốn tải lượng phát thải sở d ữ liệu đầu vào cho mơ hình dự báo chất lượng khơng khí, vài nghiên cứu cụ thể minh hoạ sau: a Chương trình tính tốn tải lượng phát thải chất nhiễm khơng khí hoạt động giao thông đường COPERT III (EEA: Cao uỷ bảo vệ môi trường Châu Âu) Tất nước thuộc liên hiệp châu Âu sử dụng phần mềm - Phân loại giao thông: bao gồm chủ yếu nhóm xe (xe tải nặng, xe tải nhẹ, xe hơi, xe buýt xe hai bánh) phân thành 100 loại xe khác nhau, bao gồm tất modul xe lưu hành châu Âu Có hệ số phát thải cho xe - Tính cho chất nhiễm sơ cấp: CO, NOx, VOC, PM, N2O, NH3, SO2… b Chương trình tính tốn tải lượng phát thải chất nhiễm khơng khí AIREMIS (ACRI-st, Pháp) Chương trình viết dựa phương pháp CORINAIRE (Eggleston et al, 1985) Sau hiệu chỉnh áp dụng thành phố Bogota (Columbia), thành phố mua phần mềm AIREMIS với chi phí 50000 USD - Chương trình tính tốn tải lượng phát thải chất nhiễm sơ cấp: NOx, SO2, CO, NMVOC, PM, CH4), công nghiệp, sinh hoạt tự nhiên - Để sử dụng chương trình này, họ phải cần thêm chương trình phụ trợ chương trình tính lưu lượng giao thơng, đầu vào AIREMIS lưu lượng xe cộ đoạn đường thời điểm c Chương trình tính tốn tải lượng phát thải chất nhiễm khơng khí MOBILE6 (EPA) Chương trình viết dựa phương pháp CORINAIRE (Eggleston et al.1985) - Tính cho loại đường (trong phân thành 12 loại đường phụ): cao tốc, liên tỉnh, đường dốc đường nội thị - Gồm chất ô nhiễm: CO, SO2, VOC, NOx, NH3 27 chất hữu (không phải VOC) 17 chất thuộc họ Dioxin/furan Phân thành nhóm xe chính: xe tải nặng, xe tải trung, xe tải nhẹ, xe hơi, xe buýt xe hai bánh Trong phân thành 140 model xe khác 2.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC Rất nhiều mơ hình tốn học tính tốn lan truyề n khuếch tán chất ô nhiễm không khí áp dụng năm gần Một số chương trình tính tốn ứng dụng Việt Nam như: a Air Pollution Assessment and Modelling: Mơ hình tác giả Phùng Chí Sỹ cộng xây dựng mơ hình sở Gauss, Hanna, Johnson để tính tốn lan truyền chất nhiễm khơng khí từ nguồn điểm, đường giao thông vùng ô nhiễm Mô hình tác giả Đinh Xuân Thắng dùng để tính tốn lan truyền từ nhà máy lọc dầu Cát Lái tác giả Lê Văn Đức dùng để tính tốn lan truyền nhiễm khơng khí từ Khu cơng nghiệp Biên Hồ b Phần mềm CAP: Vào năm 1995, tác giả Bùi Tá Long xây dựng phần mềm CAP 1.0 để tính tốn nhiễm khơng khí từ nguồn điểm theo mơ hình Gauss Phần mềm dùng để tính tốn lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn điểm phục vụ cho công tác đánh giá tác động môi trường TP HCM Trong phiên CAP bổ sung mơ hình khác mơ hình Berliand, ISC3 sử dụng để tính tốn lan truyền chất ô nhiễm phục vụ số đề tài nghiên cứu TP HCM số tỉnh phía Nam Từ 2006 phần mềm ENVIMAP đời với kỹ thuật GIS ứng dụng cho phép tính tốn mơ nhiễm khơng khí từ nhiều ống khói khác hệ số khuếch tán địa phương hoá sở thống kê số liệu quan trắc, tự động hố q trình hiển thị kết sở ứng dụng công nghệ GIS /nguồn [1]/ c Phần mềm ISC3 quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA): mơ hình dùng tính tốn lan truyền nhiễm cho nguồn vùng dựa mơ hình Gauss Sở Khoa học Công nghệ TP HCM ứng dụng dự án quản lý Môi trường diện rộng Đồng Nai VIE 95053, dự án vùng kinh tế trọng điểm miền Nam, dự án kinh tế trọng điểm miền Trung d Mơ hình AirQuis 2003 Na Uy: sử dụng Chi cục Môi trường TP HCM, để quản lý mơi trường khơng khí tồn thành phố Mơ hình EPISODE dùng tính tốn lan truyền nhiễm cho nguồn điểm, nguồn đường, nguồn mặt quản lý liệu GIS e Phần mềm MTĐT AT – 80586: Các tác giả Lê Văn Nãi, Trần Ngọc Chấn, Bùi Sỹ Lý xây dựng phần mềm sở mơ hình Gauss để tính tốn nhiễm khơng khí nội thành Hà Nội, phát tán khơng khí từ khu công nghiệp Vĩnh Tuy – Mai Đông (Hà Nội)… f Luận văn cao học (2005): “Xây dựng mô hình tính tốn tải lượng mơ hình phát tán chất nhiễm khơng khí từ nguồn di động TP.HCM” học viên Đỗ Trung Kiên thực hướng dẫn TS Nguyễn Đình Tuấn Luận văn thu thập liệu đường phố, xe cộ cho số tuyến đường Tác giả tham khảo hệ số phát thải theo tài liệu WHO (1993) để tính tốn nồng độ nhiễm CO, bụi dựa mơ hình phát tán Gauss Berliand; sau sử dụng mơ hình Street Jonhson (1973) để tính tốn hiệu chỉnh lại theo điều kiện địa hình đường phố Kết luận cho thấy mơ hình phát tán Berliand cho kết tính tốn nồng độ ô nhiễm gần với kết đo đạc ngồi thực tế so vớ i mơ hình Gauss Sau hiệu chỉnh kết tính tốn theo Berliand mơ hình Street, độ sai lệch trung bình kết tính tốn cuối so với kết đo đạc thực tế 30% g Luận văn cao học (2006): “Ứng dụng mơ hình Mobile để dự báo mức độ nhiễm khơng khí hoạt động giao thông vận tải TP.HCM” học viên Đặng Trọng Văn nghiên cứu mô hệ số phát thải từ phương tiện giao thông đường bộ, góp phần giải tốn đánh giá dự báo nhiễm khơng khí tổng thể tồn địa bàn TP.HCM /nguồn [2]/ h Báo cáo tổng hợp đề tài NCKH cấp Viện (2006): “Bước đầu nghiên cứu lựa chọn hợp chất đánh dấu phù hợp thí nghiệm để xác định hệ số phát thải chất ô nhiễm hoạt động giao thông đoạn đường TP.HCM” ThS Hồ Minh Dũng chủ trì đề tài Qua kết nghiên cứu, đề tài lựa chọn hợp chất đánh dấu phù hợp propane, đồng thời thực đo đạc thực nghiệm trường nhằm tính tốn, xây dựng hệ số phát thải hợp chất hữu VOCs (15 hợp chất) khoảng C2 – C6 NOx (NO) hoạt động phương tiện giao thông TP.HCM Việc đo đạc thực nghiệm tiến hành đường 3/2, Q.10, TP.HCM tháng với ngày từ 10h00 đến 22h00 /nguồn [4]/ i Báo cáo kết nghiên cứu đề tài (2008): “Nghiên cứu viết phần mềm tính tốn tải lượng phát thải chất ô nhiễm không khí hoạt động giao thông đường bộ: Trường hợp áp dụng cho TP HCM” ThS Hồ Quốc Bằng chủ trì đề tài Kết đạt đề tài chương trình Emisens tính tốn tải lượng phát thải giao thông phù hợp với điều kiện TP.HCM đề tài vẽ đồ phát thải màu cho TP.HCM dựa mật độ đường giao thông sử dụng phần mềm MapInfo /nguồn [5]/ Nhiều nghiên u ô nhiễm khơng khí tiế n hành TP.HCM /nguồn [3][6]/ Tuy nhiên chưa có nghiên cứu sử dụng phần mềm mã nguồn m tài liệu k ỹ thuậ t kèm theo có sẵn internet, chưa có phần mềm chun dùng để tính phát thải ô nhiễm giao thông đặc biệt hệ số phát thải xe cộ Chương trình máy tính Mobile EPA, Hoa Kỳ đáp ứng hai nội dung 2.3 PHẦN MỀM MOBILE Hiện nay, quốc gia th ế giới sử dụng nhiều lo ại mơ hình khác để kiểm sốt nhiễm khơng khí ph ần mềm mơ hình máy tính: AIRVIRO, LEAP, MOBILE… dung để tính tải lượng phát thải ô nhiễm từ nguồn di động: phần m ềm mơ hình máy tính: EPA – Highway, CALINE, Street Canyon, OSPM, AirQUIS, ROADAIR… dùng để tính tốn lan truyền khuếch tán chất nhiễm khơng khí Mobile mơ hình chương trình máy tính dùng để ước tính h ệ số phát th ải nhiễm đường phương tiện giao thông giới Mơ hình cục Bảo Vệ Mơi Trường Hoa Kỳ (EPA) nghiên cứu phát triển từ năm 1978 Phiên mở rộng Mobile 6.2 phiên luận văn nghiên cứu tìm hiểu Các phiên Mobile Mobile 6.2 đượ c viết ngôn ngữ lập trình máy tính Fortran đượ c biên dịch cho loại máy tính để bàn EPA cơng bố mã nguồn Mobile 6.2 internet Mobile nghiên cứu phát triển cho mục đích tạo công cụ để EPA đánh giá chiến lược kiểm sốt nguồn nhiễm di động; quan quy ho ạch liên bang, địa phương, vùng phát triển chiến lược đánh giá kiểm sốt phát thả i nhiễm dự án khả thi thuộc chương trình “hành động làm khơng khí khí (CAA)”; quan quy hoạch thị, c quan quản lý giao thơng quy hoạch hệ thống giao thông đánh giá tính hợp lý nó; dùng nghiên cứu cho giáo dụ c nghiên cứu công nghiệp (lĩnh vực chế độ sản xuất ô tô, nhiên liệu…); sử dụng báo cáo trạng môi trường Mobile sử dụng số liệu loại xe cộ, động cơ, nhiên liệu, hệ thống kiểm soát phát thải, tiêu chuẩn phát thải, quy trình thử nghiệm, mức phát th ải thực tế sử dụng… Mobile kể đến hướng phát triển tiến khoa học, kỹ thuật, tốc độ phát triển kinh tế xã hội, xu giảm thiểu ô nhiễm, tiêu chuẩn luật lệ ban hành Mỹ Mobile cho phép chi tiết hố thơng số đầu vào, kết tính toán, dạng xuất kết 2.3.1 Đặc điểm chương trình Mobile Mobile sử dụng số liệu nh ất loại xe cộ, động cơ, nhiên liệu, hệ thống kiểm soát phát th ải, tiêu chuẩ n phát thải, qui trình thử nghiệm, mức phát th ải th ực tế sử dụng, nhân tố ảnh hưởng đến chúng Mobile kể đến hướng phát triển tiến KHKT, tốc độ phát triển KT-XH, xu giảm thiểu ô nhiễm, tiêu chuẩn luật lệ ban hành Mỹ l Một số đặc điểm Mobile: - Tất kết phát thải, bay qui đổi thành đơn vị gram dặm (g/mi) gram ngày (g/day) - Năm tính tốn từ 1952 đến 2051 - Các chế độ phát thải khí nhiễm phương tiện giao thơng giới đường bao gồm dạng: phát thải bay Kết phát thải chất ô nhiễm gồm 10 dạng khác (Xem Bảng 8.1, Phụ lục 2) - Khi xuất kết quả, hợp chất hydrocacbon phân thành dạng: Tổng hydrocacbon (THC), Hydrocacbon không Mêtan (NMHC), hợp chất hữu bay (VOC), tổng hữu bay (TOG), tổng hữu không Mêtan (NMOG) - Số lượng dạng chất ô nhiễm kết tính tốn 19 dạng chất nhiễm (Xem Bảng 8.2, Phụ lục 2) - Mobile phân phương tiện giao thông giới đường thành 28 loại theo kiểu xe, tải trọng, nhiên liệu sử dụng (Bảng 8.3, Phụ lục 2) - Hệ thống đường giao thông đuợc Mobile phân thành loại đường theo chế độ vận tốc khác Bảng 2.1 Phân loại đường STT - Ký hiệu Freeway Arterrial Local Freeway Ram None Mô tả Xa lộ (tốc độ cao, giao lộ) Đường trục Đường khu vực dân cư Đường có độ dốc thay đổi Tính chất vận tốc thay đổi thay đổi khơng đổi không đổi Xét đến nhiều yếu tố nhiên liệu như: Ě Nhiên liệu xăng có áp suất bay khác Ě Nhiên liệu dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh khác Ě Nhiên liệu hỗn hợp chất chứa nhiều oxi Ě Các chương trình kiễm sốt việc sử dụng nhiên liệu 2.3.2 Phương pháp tính tốn hệ số phát thải mơ hình Mobile a Tính tốn hệ số phát thải trung bình Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn hệ số phát thải trung bình (g/mi) Mơ hình Mobile tính tốn hệ số phát thải dựa vào thử nghiệm điều kiện chuẩn nhiệt độ, nhiên liệu, chu trình chạy cách hiệu chỉnh lại hệ số phát thải điều kiện khác với điều kiện chuẩn b Đầu vào, đầu Mobile v Dạng thông số đầu vào Mobile File thơng số đầu vào có tên phần mở rộng *.IN, dạng mã ASCII (Hình 8.1, Phụ lục 2) File có cấu trúc gồm phần, chứa tất lệnh có lệnh bắt buộc lệnh tùy chọn Mobile có tất 98 lệnh, chia làm nhóm Các lệnh định dạng định tên dạng liệu Hình 2.2 Tóm tắt phân loại thông số đầu vào Mobile v Dạng kết đầu tính tốn Mobile Files kết Mobile có dạng: mơ tả sở liệu File mơ tả có tên phần mở rộng *.TXT, dạng mã ASCII (Hình 8.2, Phụ lục 2) File sở liệu có tên phần mở rộng *.TB1 Các cộ t liệu ngăn cách ký tự Tab dạng mã ASCII Có dạng cấu trúc liệu theo tùy chọn dạng xuất kết file liệu đầu vào: - Theo giờ: chứa liệu chi tiết nhất, tổng số hàng đạt đến 295 800 - Theo ngày: tổng số hàng 12 325 - Tổng hợp: tổng số hàng 84 2.3.3 Tính tốn nồng độ khí nhiễm từ kết hệ số phát thải Mobile Như trình bày phần trên, kết Mobile giá trị hệ số phát thải trung bình cho loại xe h ệ số phát thải trung bình cho đoàn xe Hệ số phát thải đoàn xe (g/mi) tổ hợp hệ số phát thải trung bình loại xe theo công thức sau: Từ kết qu ả hệ số phát thải đoàn xe , kết hợp với số liệu VMT , tải lượng nhiễm tính tốn sau : Tính tốn nồng độ ô nhiễm, cường độ phát thải, tải lượng ô nhiễm từ kết hệ số phát thải Mobile thể hình sau: Hình 2.3 Sơ đồ tính tốn nồng độ nhiễm từ kết hệ số phát thải Mobile cho nguồn đường 2.4 PHẦN MỀM CAR Ph ần mềm CAR (Contaminants in the Air from a Road model) phầ n mềm tính tốn nhiễ m khơng khí giao thơng dựa mơ hình Berliand TSKH Bùi Tá Long nhóm nghiên cứu ENVIM thực Trong q trình thực luận văn này, tác giả thu thập số liệu đồ ảnh vệ tinh thành phố Đà N ẵng, liệu b ản đồ tích h ợp vào CAR Trong phiên cơng bố vào tháng 4/2009, CAR tích hợp mơ hình Mobile Mỹ mơ hình phát tán nhiễm khơng khí cho nguồn đường Berliand thành cơng cụ Đặc điểm bật phiên khả tự động hóa cao tính toán ứng dụng kỹ thuật GIS với nguồn liệu ln sẵn có từ Google map CAR xây dựng để tính tốn phát tán nhiễm khơng khí nguồn đường, thể đồ phân bố nồng độ ch ất ô nhiễm theo không gian thờ i gian khác Mơ hình lý luận CAR thể Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống thể liệu đầu vào – CAR thể Hình 2.5 Trong ph ần mềm CAR hỗ trợ nhiều công cụ cho người dùng như: công cụ dùng để điều khiển lớp đồ, nhập thông tin, quản lý liệu, xuất kết chạy mơ hình… 10