Giáo trình ô nhiễm không khí part 3 ppt

68 tố như: tốc độ chuyển động của không khí trong khí quyển (tốc độ gió); độ ẩm của không khí, nhiệt độ của không khí, cường độ bức xạ mặt trời và cuối cùng là độ che phủ của mây trên bầu trời. - Tốc độ gió: là tốc độ chuyển động của không khí trong khí quyển do chênh lệch áp suất của không khí giữa các vùng với nhau. Thực chất tốc độ chuyển động của không khí luôn biến đổi theo cả chiều đứng và chiều ngang làm xáo trộn tầng khí quyển và dẫn đến xáo trộn sự phát tán, pha loãng khí thải trong khí quyển. Đây là yếu tố quan trọng nhất làm cho khí quyển không ổn đònh, luôn luôn biến đổi. Đây là nhân tố rất quan trọng để xác đònh độ bền vững khí quyển trong mô hình tính toán. Thông thường nếu trong cùng một điều kiện như nhau, nếu tốc độ gió càng lớn thì khả năng phát tán và pha loãng khí thải càng cao. - Độ ẩm của không khí: là lượng hơi nước chứa trong không khí. Lượng hơi nước chứa trong không khí phụ thuộc vào nhiệt độ và phân áp suất của hơi nước. Trong điều kiện bình thường hơi nước chứa trong khí quyển ở trạng thái chưa bão hoà, gặp khi trời mưa độ ẩm của không khí tăng lên, nếu trời mưa lâu không khí có thể đạt trạng thái bão hoà. Không khí có độ ẩm càng thấp thì khả năng phát tán, pha loãng khí thải càng cao và ngược lại. Với những ngày trời nắng thì khí thải phát tán tốt hơn những ngày trời ẩm thấp hoặc vùng có nhiều sương mù. Tuy nhiên, cũng phải thấy thêm rằng khi độ ẩm không khí cao tức là lượng hơi nước trong khí quyển nhiều sẽ giúp cho quá trình sa lắng ướt hoặc các phản ứng hoá học giữa các chất ô nhiễm háo nước với hơi nước có trong khí quyển nhanh hơn. Điều này dẫn đến việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong khí quyển nhưng lại làm tăng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước mưa. Điều này cũng lý giải tại sao ở 10 phút đầu của trận mưa nồng độ SO 4 2- thường lại rất cao. - Bức xạ mặt trời và độ mây che phủ: thực chất hai yếu tố này ảnh hưởng cũng không ít đến quá trình phát tán chất ô nhiễm. Tuy nhiên, mức độ của nó thấp hơn các yếu tố nêu trên. - Nhiệt độ không khí: là đại lượng biểu thò mức độ nóng hay lạnh của không khí. Yếu tố này có liên quan đến quá trình phát tán chất ô nhiễm thông qua hiệu số nhiệt độ giữa khí thải và không khí trong khí quyển như đã trình bày ở trên. 4.1.3. Các yếu tố về đòa hình Ảnh hưởng của các yếu tố đòa hình không kém phần quan trọng đối với quá 69 trình phát tán chất ô nhiễm trong khí quyển. Đó là ảnh hưởng của các công trình, nhà cửa, cây cối hoặc đồi, núi xung quanh nguồn thải đang xét. Sự ảnh hưởng này không những chỉ đối với chiều cao mà ngay cả với chiều rộng của các công trình, nhà cửa cũng ảnh hưởng không kém phần quan trọng. Trong quá trình tính toán phát tán chất ô nhiễm ảnh hưởng của yếu tố này được đánh giá thông qua việc xác đònh độ bền vững khí quyển của khu vực đặt nguồn. 4.2. PHƯƠNG TRÌNH PHÁT TÁN CHẤT Ô NHIỄM 4.2.1. Lý thuyết khuếch tán chất ô nhiễm (dạng khí và dạng lơ lửng) trong khí quyển a) Phương trình vi phân cơ bản của quá trình khuếch tán chất ô nhiễm dạng khí và dạng lơ lửng trong khí quyển được dùng làm cơ sở cho mọi tính toán toán học về quá trình này là xuất phát từ phương trình cổ điển về dẫn nhiệt trong vật rắn [ F.Pasquill Noel de nevers ]. Trong trường hợp ta đang xem xét ở đây là dòng khí chảy rối, phương trình biểu diễn nồng độ chất ô nhiễm khối lượng của chất đó trên đơn vò thể tích tại một điểm có tọa độ x, y, z có dạng như sau: ⎛⎞ ∂∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ⎛⎞ ⎛⎞ =++ ⎜⎟ ⎜⎟ ⎜⎟ ∂τ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ⎝⎠ ⎝⎠ ⎝⎠ xyz cc c KKK xxxyzz (4.1 ) trong đó : c – nồng độ chất ô nhiễm, (g/m 3 ) τ - thời gian, (s) K x , K y , K z – Lần lượt là hệ số khuếch tán rối theo phương x, y, z một cách tương ứng. Để diễn giải phương trình vi phân nêu trên đầu tiên ta chọn điểm quan sát di động theo trục của luồng khói (h.4.1). Đó là phương pháp điểm quan sát Lagrange (Lagrangian viewpoint). Từ điểm quan sát này, mặt người quan sát có cảm giác mặt đất chuyển động về phía ngược lại chiều gió giống như khi ta nhìn từ máy bay xuống dưới. 70 Hình 4.1. Phát tán chất ô nhiễm theo chiều gió Ta bắt đầu “bay” và quan sát từ phía đầu gió của nguồn phát thải (ống khói), do đó ta có thể giả thuyết nồng độ ban đầu của chất ô nhiễm C 0 =0 (Nếu C 0 # 0 ta phải cộng vào kết quả tính toán được ở đây để đánh giá nồng độ ô nhiễm được chính xác hơn). Khi “bay” qua sát ngang bên trên ống khói ta quan sát thấy nồng độ ở đó là cực đại, sau đó càng ra xa ống khói theo chiều gió luồng khói càng mở rộng, nồng độ chất ô nhiễm càng giảm dần do có hiện tượng hòa trộn bởi khuếch tán rối. Ta xem xét một khối nhỏ hình hộp có cạnh là Δx, Δy và Δz ở gần trục của luồng khói và thiết lập dự cân bằng vật chất xảy ra trong khối hình hộp này. Giả thiết rằng chất ô nhiễm không được sinh ra, cũng không bò phân hủy tiêu hao trong khí quyển, tức là không có các phản ứng hóa học cũng như không xảy ra các quá trình sa lắng khô, sa lắng ướt, ta có thể viết: (…2) Lượng vật chất tích tụ trong đơn vò thời gian là vi phân theo thời gian của lượng tích tụ, tức tích số của nồng độ và thể tích. Như vậy ta có: Lượng vật chất tích tụ trong khối hình hộp = Σ Lượng vật chất đi vào - Σ Lượng vật chất đi ra Cường độ tích tụ theo thời gian = τ τ τ ∂ ∂ ΔΔΔ= ∂ ∂ = ∂ ∂ C zyx C VVC ).( (4.3) (4.2) 71 Ở đây không có dòng khí chuyển động đi vào cũng như đi ra khỏi khối hình hộp vì khối hình hộp cùng với người quan sát chuyển động theo đúng vận tốc cục bộ của gió. Tuy nhiên, ở đây vẫn xảy ra sự chuyển động của dòng vật chất đi qua 6 mặt của khối hình hộp do có hòa trộn bởi khuếch tán rối mà cường độ của nó trên 1 đơn vò diện tích có thể xem là tỷ lệ thuận với biến thiên nồng độ C trên phương pháp tuyến n của tiết diện xem xét: trong đó: K – Hệ số tỷ lệ được gọi là hệ số khuếch tán rối. Vì dòng vật chất có đơn vò là (g/m 2 .s), nên hệ số khuếch tán K có thứ nguyên là m 2 /s – đúng như thứ nguyên của hệ số dẫn nhiệt độ trong phương trình dẫn nhiệt. n – khoảng cách theo phương pháp tuyến của tiết diện xem xét, cụ thể là x đối với tiết diện Δy, Δz, y - Δx Δy và z - ΔxΔy. Dấu – trong biểu thức, (4.4) có nghóa dòng vật chất đi từ phía nồng độ cao sang phía nồng độ thấp. Áp dụng biểu thức (4.4) đối với hai mặt của hình hộp trực giao với chiều x, ta có: Tương tự như trên ta viết các biểu thức cùng loại (3.5) đối với 4 mặt còn lại của khối hình hộp, sau đó cộng lại và cân bằng với vế phải của đẳng thức (4.3), ta thu được: Dòng vật chất do hòa trộn trên đơn vò diện tích của tiết diện xem xét trong đơn vò thời gian n C K ∂ ∂ −= (4.4.) Lượng vật chất còn lại trong khối hình hộp do hòa trộn rối theo phương x zy x C K x C K xtaixtaix ΔΔ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ −− ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ −= Δ+ (4.5) 4 / mg n C − ∂ ∂ x x C K x C K C taixxtaix + Δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = ∂ ∂ Δ+ τ z z C K z C K taizztaaiz Δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + Δ+ y y C K y C K taiyytaaiy + Δ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + Δ+ (4.6) 72 mà 2 2 0 lim x C K x x C K x C K taixxtaix x ∂ ∂ = Δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ Δ+ →Δ (4.7) Tương tự như vậy đối với các số hạng thứ hai và thứ ba của phương trình (4.6), cuối cùng ta có: 2 2 2 2 2 2 z C K y C K x C K C ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ = ∂ ∂ τ (4.8) Từ thực nghiệm người ta thấy rằng, hệ số khuếch tán rối trong khí quyển theo các phương x, y và z không giống nhau, do đó ta cần thêm vào hệ số K trong phương trình trên các chỉ số chân x, y, z một cách tương ứng: K x , K y , K z và từ đó ta thu được dạng phương trình (4.1) đã nêu trên đây. b) Các phương trình khuếch tán một chiều, hai chiều và ba chiều. Như trên đã nói, phương trình (4.1) hoặc (4.8) có dạng hoàn toàn giống với phương trình dẫn nhiệt trong vật rắn. Quá trình khuếch tán cũng giống như quá trình dẫn nhiệt có thể diễn ra trong không gian một chiều, hai chiều hoặc ba chiều. Ví dụ: Để minh họa cho trường hợp dẫn nhiệt một, hai hoặc ba chiều có thể nêu ra một cách cụ thể là: Dẫn nhiệt trên 1 dây kim loại mảnh (một chiều); dẫn nhiệt trên một tấm kim loại mỏng và phẳng (hai chiều) và dẫn nhiệt trong một khối kim loại hình hộp (ba chiều) khi có nguồn nhiệt cấp vào một điểm nào đó của các vật thể dạng sợi, dạng tấm hoặc dạng khối nói trên (xem hình 4.2). Hình 4.2. Minh hoạ hiện tượng lan truyền một chiều (a), hai chiều (b) và ba chiều (c) Lời giải của phương trình (4.1) hoặc (4.8 ) cho trường hợp một, hai hoặc ba chiều đã được trình bày rất tỉ mỷ trong các giáo trình truyền nhiệt của các tác giả TS Hoàng Đình Tín, TS Bùi Hải… cụ thể là: Đối với bài toán một chiều: 73 () ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −= x x yx K x K Q C 2 2/1 2/1 ),( 4 1 exp )(2 τ πτ (4.9) Đối với bài toán hai chiều: () ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +−= yx yx yx K y K x KK Q C 22 2/1 ),( 4 1 exp )(4 τ πτ (4.10) Đối với bài toán ba chiều: () ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ++−= zyx zyx zyx K z K y K x KKK Q C 222 2/1 2/3 ),,( 4 1 exp )(8 τ πτ (4.11) Trong các công thức trên: Q- là tải lượng phát thải chất ô nhiễm tại nguồn điểm tức thời , (g/s). 4.3. MỘT SỐ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN Các công thức tính toán khuếch tán được áp dụng rộng rãi trước đây để đánh giá sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm xuôi theo chiều gió của các nguồn điểm liên tục (nguồn hoạt động liên tục) là do Sutton (1932, 1947a, 1947b) và Bosanquet và Pearson (1936) đề xuất trên cơ sở lý thuyết khuếch tán chuẩn Taylor G.I (1915) và Shmidt W. (1917) với phương trình vi phân tương tự như phương trình (4.1) nhưng vế trái có thêm thành phần x C u ∂ ∂ để kể đến yếu tố vận tốc gió trung bình u thổi theo hướng song song trục x với trường hợp quan sát điểm cố đònh 4.2.1. Công thức của Bosanquet và Pearson (1936) Công thức xác đònh nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất của Bosanquet và Pearson có dạng như sau [Ara pollection Hangbook]: ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +−= px H xq y pqux M yxC 22 2 22/1 2 exp )2( ),( π (4.12) Trò số nồng độ cực đại C max trên mặt đất: ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Η Μ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Η Μ = q p u q p ue C 222/12 2/3 max 216,0 2 π Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vò trí có nồng độ cực đại C max trên mặt đất ( 4.13 ) 74 p x C 2 max Η = (4.14) Trong các công thức trên ngoài các ký hiệu đã biết còn có M: tải lượng của chất ô nhiễm tại nguồn điểm liên tục (g/s) H: chiều cao hiệu quả của nguồn thải dạng ống khói, (m.) p, q – lần lượt là hệ số khuếch tán theo chiều đứng và chiều ngang được xác đònh bằng thực nghiệm và là hệ số không thứ nguyên. Trò số p thay đổi trong phạm vi từ 0,02 ÷ 0,1 và trò số q = 0,04 ÷ 0,16 tùy theo mức độ rối của khí quyển từ yếu đến mạnh. Giá trò trung bình của các hệ số p và q ứng với mức độ rối trung bình của khí quyển… có thể nhận p = 0,05 và q = 0,08. e – cơ số logarit tự nhiên (e = 2,7183). 4.2.2. Công thức của Sutton (1947 b) Sử dụng lý thuyết khuếch tán của Taylor G.I và giả thiết rằng sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm do luồng khói lan tỏa ra môi trường xung quanh là tuân theo luật phân phối chuẩn Gauss, Sutton O.G đã tìm ra công thức xác đònh nồng độ tại điểm có tọa độ x, y, z xuôi theo chiều gió [A.C Stern Air Pellution]. ( ) ( ) ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − −+ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − = −−−− n z n z n z n xy zyx xS Hz xS Hz xS y uxSS M C 22 2 22 2 22 2 2 ),,( expexpexp π (4.15a) Ở tại mặt đất (z = 0), công thức trên trở thành: ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +−= −− 2 2 2 2 22 ),,( 1 exp 2 z nn xy zyx S H Sy y xuxSS M C π (4.15b) Trò số nồng độ cực đại : ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Η Μ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Η Μ = y z y z S S u S S ue C 22 max 234,0 2 π (4.16) và khoảng cách từ nguồn đến vò trí có C max : z n z S H S H x ≈ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = − Μ )2/(2 (4.17) Trong các công thức trên các hệ số S z và S y có ý nghóa tương tự như các hệ số p và q trong công thức (4.12) của Bosanquet và Pearson nhưng thứ nguyên của chúng là (độ dài ) n/2 , trong đó n – là hệ số phụ thuộc vào độ biến thiên nhiệt độ theo 75 chiều cao. Trò số S y , S z và n trong công thức Sutton được cho ở bảøng (4.1). Bảng 4.1: Các hệ số khuếch tán rối (xoắn) tổng quát của Sutton O. G [A.C Stern,Vol.1,1962] Hệ số S y = S z , m n/2 Độ cao trên mặt đất, m Thứ tự Điều kiện ổn đònh của khí quyển N 25 50 75 100 1 Nhiệt độ giảm mạnh theo độ cao 0,02 0,21 0,17 0,16 0,12 2 Nhiệt độ giảm nhẹ hoặc không khí thay đổi 0,25 0,12 0,10 0,09 0,07 3 Nghòch nhiệt trung bình 0,33 0,08 0,06 0,05 0,04 4 Nghòch nhiệt mạnh 0,50 0,06 0,05 0,04 0,03 4.2.3. So sánh các công thức của Bosanquet và Pearson (4.12,13) và của Sutton (4.15,16) Từ các công thức (4.13) và (4.16) ta thấy rằng nếu giả thiết tỷ số q p và y z S S là bằng nhau thì giá trò C max tính theo hai công thức nêu trên chỉ lệch nhau khoảng ≈ 8,5 % ở các hệ số : 0,216 ở công thức (4.13) và 0,234 ở công thức (4.16 ). Tuy nhiên, trong công thức Sutton tỷ số y z S S được nhận bằng 1 đối với ống khói có độ cao ≥ 25m (xem bảng 3.1), trong khi đó tỷ số q p có giá trò nằm trong khoảng từ 0,5÷ 0,63, do đó kết quả tính được theo công thức của Bosanquet và Pearson (4.13) chỉ bằng 46 ÷ 58% trò số tính được theo công thức Sutton (4.16). Để thấy được hình dạng đường cong phân bố nồng độ trên mặt đất dọc theo trục gió (trục x) ta có thể biến đổi các công thức (4.12) và (4.15) về dạng không thứ nguyên với các hàm và biến tỷ đối : Μ = x x x (4.18) và = max C C C (4.19) 76 Từ (3.12) ÷ (3.14) và (3.15) ÷ (3.17) Ta thu được một cách tương ứng: Bosanquet và Pearson ]/)1(2exp[)( 2 0 xxxC y −= − = (4.20) Sutton : ])(1exp[)( 22 0 −− = −= nn y xxC (4.21) Trên hình 4.3 là các đường biểu diễn vẽ theo các phương trình (4.20)và (4.21). Một khi các trò số C max và x M đã được xác đònh theo (4.13) và (4.14) hoặc theo (4.16) và (4.17) thì các trò số C khác trên trục gió có thể xác đònh được một cách dễ dàng nhờ biểu đồ nêu trên. Hình 4.3. Bi ểu đồ nồng độ khơng thứ ngun dọc theo trục gió Từ các công thức tính toán nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất nêu trên ta có thể rút ra một số kết luận sau đây: 1. Nồng độ ô nhiễm tỷ lệ thuận bậc nhất với cường độ phát thải 2. Nói chung, sự pha loãng khí thải bằng cách hòa trộn thêm không khí vào khí thải không có tác dụng đáng kể đến việc giảm nồng độ ô nhiễm trên mặt đất. Thêm không khí để pha loãng khí thải sẽ làm tăng chiều cao hiệu quả của ống khói do vận tốc thoát khí ở miệng ống khói tăng. Điều này có ý nghóa khi vận tốc gió bé. Mặt khác, khi pha loãng khí thải thì nhiệt độ của nó sẽ giảm và do đó độ nâng cao luồng khói do nhiệt sẽ giảm. Tóm lại, sự pha loãng có tác dụng trực tiếp đến sự giảm nồng độ chất ô nhiễm trong luồng khói ở vùng gần ống khói. 3. Chiều cao hiệu quả của ống khói gồm ba thành phần: chiều cao hình học h, độ nâng luồng khói do vận tốc thoát Δh v và độ nâng luồng khói do chênh lệch nhiệt 77 độ Δh t : H = h + Δh v + Δh t . 4. Khi độ cao hiệu quả của ống khói tương đương nhau thì nồng độ ô nhiễm ở cuối hướng gió tỷ lệ nghòch với vận tốc gió. Vận tốc gió tăng gấp đôi thì nồng độ ô nhiễm trên mặt đất giảm khoảng 1,5 lần. 5. Các công thức xác đònh nồng độ trên mặt đất thu được với giả thiết mặt đất bằng phẳng ảnh hưởng của đòa hình không bằng phẳng có thể được kể đến bằng các hệ số hiệu chỉnh độ cao hiệu quả của ống khói. 6. Vò trí trên mặt đất có nồng độ cực đại C max là hàm số của độ ổn đònh khí quyển. Trong điều kiện không ổn đònh vò trí có C max nằm gần ống khói; ngược lại, khi khí quyển càng ổn đònh vò trí có C max càng nằm xa ống khói. 4.4. CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH SỰ PHÂN BỐ NỒNG ĐỘ CHẤT Ô NHIỄM THEO LUẬT PHÂN PHỐI CHUẨN GAUSS 4.4.1. Công thức cơ sở Theo mô hình luồng khói của Pasquill và Gifford lượng chất ô nhiễm trong luồng khói có thể được xem như tổng hợp của vô số các khối phụt tức thời, những khối phụt đó được gió mang đi và dần dần nở rộng ra khi ra xa ống khói giống như một ổ bánh mì được cắt ra thành nhiều lát mỏng và xếp luồng kề mép lên nhau (h 4.4). Lượng chất ô nhiễm trong từng lát mỏng của luồng khói có thể được xem là như nhau, tức là có qua sự trao đổi được chất từ lát này sang lát nọ kề bên nhau trên trục x. Từ cách lập luận đó, bài toán lan truyền chất ô nhiễm ở đây là bài toán hai chiều và do đó ta chọn công thức (4.10) để áp dụng cho trường hợp này. Nếu ta thiết lập sự cân bằng vật chất trong từng “lát” khói có bề dày 1m theo chiều x và các chiều y, z là vô cực khi các “lát “ khói chuyển động cùng với vận tốc gió u thì thời gian để từng lát đi qua khỏi ống khói là u m1 và do đó lượng chất ô nhiễm chứa trong “lát” khói sẽ là u xQ 1 Μ= . Hình 4.4. Sự phát triển của luồng khói phụt Ngoài ra, cần lưu ý là bài toán hai chiều ở đây là chiều y và chiều z thay vì cho chiều x và y trong công thức (4.10). G u [...]... hưởng của vận tốc gió đến nồng độ chất ô nhiễm do nguồn phát thải liên tục và hằng số gây ra Nếu giả thiết chất ô nhiễm không có phản ứng hoá học với không khí xung quanh tức không sản sinh ra cũng như phân hủy đi thì mật độ chất ô nhiễm trên tất cả các mặt cắt trục giao với trục gió ở mọi khoảng cách x đều như nhau như thể hiện ở hình 4.5 nhưng nồng độ chất ô nhiễm trong luồng khói thì giảm dần khi... đồ 3. 9 hoặc 3. 2 rồi thay vào (4 .34 ) max = 2M 0, 1656M = π2.e.uσ y H u.σ y H (4 .36 ) Điều cần lưu ý là các công thức xác đònh nồng độ ô nhiễm của các tác giả trên đây cũng như công thức theo mô hình Gauss (công thức 4 .32 ) đều được dựa trên cơ sở các giả thiết sau đây: 1 Các điều kiện ổn đònh: vận tốc gió và chế độ rối không thay đổi theo thời gian 2 Dòng chảy đồng nhất: vận tốc gió và chế độ rối không. .. theo không gian 3 Chất ô nhiễm có tính trơ, tức là không xảy ra phản ứng hoá học cũng như không lắng đọng do trọng lực 4 Có sự phản xạ tuyệt đối của bề mặt đất đối với luồng khói, tức là không có hiện tượng mặt đất hấp thụ chất ô nhiễm 5 Sự phân bố nồng độ trên mặt cắt trực giao với trục gió theo phương ngang (y) và phương đúng (z) là tuân theo luật phân phối (xác suất) chuẩn Gauss 6 Vận tốc gió khác không. .. đònh của khí quyển Trong bảng này, ngoài cấp 6 (cấp F) ra, còn thêm một cấp thứ 7 nữa Bảng 4.5 : Cấp ổn đònh khí quyển theo độ cao mặt trời và độ mây Vận tốc gió m/s Ban ngày Ngày hoặc đêm Ban đêm 6 3 4 4 4 4 4 4.4 SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NỒNG ĐỘ Ô NHIỄM TRÊN MẶT ĐẤT THEO BA PHƯƠNG PHÁP BOSANQUET, PEARSON, SUTTON VÀ "MÔ HÌNH... 0,911 0 61 0,911 0 D 68 33 ,2 0,725 -1,7 44,5 0,516 - 13, 0 E 50,5 22,8 0,678 -1 ,3 55,4 0 ,30 5 -34 ,0 F 34 14 ,35 0,740 -0 ,35 62,6 0,180 -48,6 Tính toán σy, σz theo công thức (4 .38 ) cho kết quả khá sát với số liệu tra theo biểu đồ đối với các cấp D, E, F, tuy nhiên trong một số trường hợp vẫn có sai số tương đối lớn Ví dụ : ở cấp ổn đònh B khi x = 2km, sai số là -60% Bảng 4 .3 : Công thức tính toán các hệ... 5. 139 ,8. 53, 1 ⎝ ⎠ Nồng độ cực đại trên mặt đất Cmax và khoảng cách xCmax tính đưọc ghi ở bảng 4.6 sau đây: Bảng 4.6 : So sánh kết quả tính toán theo ba phương pháp khác nhau Tính trò Phương pháp Công thức tính toán 1 Bosanquet và Pearson 2 Sutton 3 Pasquill và Gifford ("mô ( 436 ) và ( 435 ) hình Gauss") Kết quả tính toán Cmax, mg/m3 XCmax, m (4. 13 ) và (4.14) 1 ,35 0 1000 (4.16) và (4.17) 2 ,34 2 4 033 0,810* 32 00*... 0,716mg/m3 c Tính theo công thức của Pasquill gifford (“ Mô hình Gauss ") Ứng với điều kiện trung tính (cấp ổn đònh D), từ biểu đồ hình 4.9 và 4.10 ở độ xa x = 2000m ta tra được các hệ số khuếch tán theo chiều ngang và chiều đứng như sau : σy = 139 ,8m và σz = 53, 1m thay các số liệu đã biết vào công thức (4 .34 ) ta tính được C(x) = ⎛ 100 2 ⎞ 500.10 3 -1,7 73 = 0,728mg/m3 exp⎜ − ⎜ 2. 53, 1 ⎟ = 4,288 x e ⎟ π 5. 139 ,8. 53, 1... đồ thành công thức tính toán và viết dưới dạng các chương trình chất ô nhiễm để phục vụ cho việc xây dựng phần mềm tính toán khuếch tán chất ô nhiễm Ở cấp ổn đònh D khi x = 2km, sai số là +100% (tức số liệu tra gấp hai lần số liệu tra biểu đồ) 4 .3. 5 Các cấp ổn đònh của khí quyển 86 Theo Pasquill và Gifford, các cấp ổn đònh của khí quyển có liên quan chặt chẽ với sự biến thiên nhiệt độ không khí theo... Tổ chức Khí tượng thế giới WMO “Dipersion and forccasting of air pollution” dựa trên công thức của Holland và phát triển đối với loại ống khói có công suất lớn Công thức có dạng sau đây: Δ h = (a1 ω D + a2Qh1/2)/u (4. 53) trong đó a1 và a2 là các hằng số thực nghiệm phụ thuộc vào độ ổn đònh của khí quyển: 97 a1 a2 Không ổn đònh 3, 5 0 ,33 Trung tính 0,4 0,171 Ổn đònh -1,0 0,145 Đơn vò tính trong công thức... bằng với nhiệt độ khí quyển do kết 94 quả của quá trình hòa trộn với không khí xung quanh, luồng khói sẽ giữ phương nằm ngang song song với chiều gió 4.5.1 Công thức của Davidson W.F Dựa vào kết quả thực nghiệm tiến hành trên ống khí động ở Bryant, Davidson W.E đã đưa ra công thức sau đây - được gọi là công thức Bryant - Davidson 1, 4 ⎛ ω⎞ Δh = D ⎜ ⎟ ⎝u⎠ ⎛ ΔT ⎞ ⎜1 + ⎟ Tkhoi ⎠ ⎝ (4 .39 ) Công thức trên có . thiết rằng chất ô nhiễm không được sinh ra, cũng không bò phân hủy tiêu hao trong khí quyển, tức là không có các phản ứng hóa học cũng như không xảy ra các quá trình sa lắng khô, sa lắng ướt,. chung, sự pha loãng khí thải bằng cách hòa trộn thêm không khí vào khí thải không có tác dụng đáng kể đến việc giảm nồng độ ô nhiễm trên mặt đất. Thêm không khí để pha loãng khí thải sẽ làm tăng. trình phát tán chất ô nhiễm thông qua hiệu số nhiệt độ giữa khí thải và không khí trong khí quyển như đã trình bày ở trên. 4.1 .3. Các yếu tố về đòa hình Ảnh hưởng của các yếu tố đòa hình không