TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC THỊ XÃ LAI CHÂU BẰNG MÔ HÌNH ISC3

TIỂU LUẬN MÔN HỌC Ô NHIỄM KHÍ QUYỂN NÂNG CAO TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC THỊ XÃ LAI CHÂU BẰNG MÔ HÌNH ISC3 Lai Châu là một tỉnh miền núi thuộc Tây Bắc, nằm ở toạ độ địa lý 21051 22049 vĩ độ Bắc, 102019 103059 kinh độ Ðông (hình 1.1). Phía Bắc giáp tỉnh Vân Nam, Trung Quốc có biên giới dài 273km, phía Tây và phía Tây Nam giáp tỉnh Điện Biên, phía Đông giáp tỉnh Lào Cai, phía Đông Nam giáp tỉnh Yên Bái, và phía nam giáp tỉnh Sơn La.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

Ô NHIỄM KHÍ QUYỂN NÂNG CAO

TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ

KHU VỰC THỊ XÃ LAI CHÂU BẰNG MÔ HÌNH ISC3

Học viên: Nguyễn Thị ThanhGiảng viên: PGS TS Hoàng Xuân Cơ

Hà Nội, tháng 3 - 2009

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3

1.1 Điều kiện tự nhiên 3

1.1.1 Vị trí địa lý, địa hình 3

1.1.2 Điều kiện khí tượng - thuỷ văn 4

1.2 Tình hình kinh tế - xã hội 6

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN MÔ HÌNH ISC3 9

2.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình ISC3 9

2.1.1 Các nét chính của mô hình ISC3 10

2.1.2 Tóm tắt các yêu cầu về số liệu vào của mô hình 11

2.2 Mô tả kỹ thuật mô hình khuếch tán ISC3 12

2.2.1 Phương trình luồng khói Gauss cơ bản 12

2.2.2 Phân bố vận tốc gió theo phương thẳng đứng 13

2.2.3 Độ nâng của luồng khói 14

2.2.5 Đại lượng theo phương thẳng đứng 15

2.1.6 Lắng đọng khô 16

CHƯƠNG III: ÁP DỤNG MÔ HÌNH ISC3 ĐỂ TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC THỊ XÃ LAI CHÂU 19

3.1 Nguồn số liệu để tính toán cho chất lượng không khí khu vực thị xã Lai Châu 19

3.1.1 Số liệu khí tượng 19

3.1.2 Số liệu nguồn thải 20

3.2 Kết quả tính toán 21

3.2.1 Đối với khí NOx 21

3.2.2 Đối với khí SO2 23

3.2.3 Đối với khí CO 25

3.2.4 Đối với khí TSP 27

KẾT LUẬN 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý, địa hình

Lai Châu là một tỉnh miền núi thuộc Tây Bắc, nằm ở toạ độ địa lý

21051'- 22049' vĩ độ Bắc, 102019'- 103059' kinh độ Ðông (hình 1.1) Phía Bắcgiáp tỉnh Vân Nam, Trung Quốc có biên giới dài 273km, phía Tây và phíaTây Nam giáp tỉnh Điện Biên, phía Đông giáp tỉnh Lào Cai, phía Đông Namgiáp tỉnh Yên Bái, và phía nam giáp tỉnh Sơn La.

Hình 1.1: Bản đồ hành chính tỉnh Lai ChâuLai Châu xa các trung tâm kinh tế lớn, thuộc vùng đầu nguồn rộng lớn

và phòng hộ đặc biệt xung yếu của sông Đà, địa bàn sinh sống của đồng bàocác dân tộc ít người, có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự phát triểnbền vững của Quốc gia mà trực tiếp là các công trình thủy điện lớn trên sông

Đà và vùng châu thổ sông Hồng

Lai Châu có cửa khẩu Quốc gia Ma Lù Thàng và nhiều lối mở trêntuyến biên giới Việt - Trung trực tiếp giao lưu với vùng lục địa rộng lớn phía

Tây Nam Trung Quốc, được nối với khu vực tam giác tăng trưởng Hà Nội Hải Phòng - Quảng Ninh bằng các tuyền đường quốc lộ 4D, 70, 32 và đườngthủy sông Đà, có tiềm năng phát triển dịch vụ thương mại, xuất nhập khẩu và

-du lịch Đồng thời cũng có vị trí chiến lược hết sức quan trọng về quốc phòng,

an ninh và bảo vệ chủ quyền biên giới Quốc gia

Địa hình Lai Châu là tỉnh có địa hình núi cao rất phức tạp được hìnhthành qua nhiều giai đoạn kiến tạo khác nhau trong đó phổ biến là uốn nếp vàsụt lún Trên 60% diện tích toàn tỉnh có độ cao trên 1.000 m, trên 90% diệntích có độ dốc trên 25oC, bị chia cắt mạnh bởi các dãy núi chạy dài theohướng Tây Bắc - Đông Nam, xen kẽ là các thung lũng có địa hình tương đốibằng phẳng như Mường So, Tam Đường, Than Uyên, …Toàn tỉnh có 6 đỉnhnúi cao trên 2.500m các địa hình được chia ra như sau:

- Địa hình vùng núi cao > 500 ÷1000m, độ dốc trên 300, tập trung ởhuyện Sìn Hồ, rất khó khăn cho việc bố trí sản xuất nông nghiệp

- Địa hình vùng núi cao > 1.000 ÷1.500m; vùng này có độ chia cắt rấtmạnh địa hình hiểm trở, lòng suối dốc có nhiều hang động, đại diện là huyệnPhong Thổ

- Địa hình vùng núi cao > 1.500m; độ dốc lớn, phân bố chủ yếu ở dãynúi Việt – Trung của huyện Mường Tè Xen kẽ những dãy núi cao là cácthung lũng hẹp, hình chữ V và một số địa hình có những thung lũng tương đốibằng phẳng

1.1.2 Điều kiện khí tượng - thuỷ văn

Tỉnh Lai Châu có chế độ khí hậu điển hình của vùng nhiệt đới núi caovùng Tây Bắc có ngày nóng, đêm lạnh, ít chịu ảnh hưởng của bão Khí hậutrong năm chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9 có nhiệt

độ và độ ẩm cao; mùa khô bắt đầu tư tháng 11 đến tháng 3 năm sau, khí hậulạnh, độ ẩm và lượng mưa thấp Tháng 4 và tháng 10 là thời gian chuyển giaogiữa hai mùa Nhiệt độ trung bình năm 19,60C Nhiệt độ trung bình thấp nhất

là 14,30C và trung bình cao nhất là 230C, các tháng có nhiệt độ trung bình nhỏhơn 200C phổ biến từ tháng 11 đến tháng 3 Các tháng có nhiệt độ lớn hơn

250C phổ biến từ tháng 5 đến tháng 9 và chỉ xảy ra ở các vùng có độ cao nhỏhơn 500m Do có cao độ biến động lớn lên chế độ nhiệt giữa vùng cao và

vùng thấp cũng khác nhau, những vùng có độ cao trên 1000m khí hậu thườngmát, lạnh và ẩm quanh năm

Lượng mưa bình quân hàng năm từ 2.500 - 2.700 mm, phân bổ khôngđều, mưa lớn tập trung vào tháng 6,7,8 chiếm đến 80% lượng mưa cả năm.Các tháng khô hạn bắt đầu từ tháng 12 năm trước đến tháng 3 năm sau Làkhu vực chịu ảnh hưởng của gió tây và đông nam, ít chịu ảnh hưởng của bão

và gió mùa Đông Bắc Ngoài ra còn có mưa đá, gió lốc thường xảy ra vào đầumùa mưa với tần suất xuất hiện trung bình 1,3 - 1,5 ngày/năm, có xuất hiệnsương muối vào mùa đông, cá biệt còn có tuyết tại các vùng cao

Hệ thống sông ngòi gồm mạng lưới sông, suối, khá dày đặc nhỏ hẹp vàdốc Toàn tỉnh có 3.015 km sông suối lớn nhỏ như Sông Ðà, Nậm Na, Nậm

Mu, Pa Nậm Cúm, sông Nậm Mạ, trong đó có ba hệ thống sông lớn là sông

Ðà, sông Nậm Na và sông Nậm Mu

Sông Nậm Na: Bắt nguồn từ Trung Quốc có độ cao 1.500m, chảy từ

tây sông đông, chảy vào Việt Nam rồi chuyển theo hướng Bắc nam đổ vàosông Đà tại Lai Châu, nó đi qua toàn bộ huyện Phong Thổ và phần Tây Bắchuyện Sìn Hồ, với mô đuyn dòng chảy trung bình từ 40÷ 80l/s.km2; sông dài

235 km với diện tích lưu vực là 6.860km2, trong đó phần diện tích trên lãnhthổ Việt Nam là 2.190 km2 và chiều dài 86km

Sông Nậm Mu: Bắt nguồn từ địa phận huyện Phong Thổ từ độ cao

700m, chảy từ Tây sang Đông dọc theo thung lũng Bình Lư, Than Uyên rồi

đổ ra sông Đà Tổng chiều dài sông là 165km, đoạn trong huyện Phong Thổchỉ có 45 km Những nhánh chính của đoạn sông Nậm Mu nằm trong địaphận huyện Phong Thổ Diện tích lưu vực khoảng 2.958km2, Mô đuyn dòngchảy mùa lũ tần suất 2% đạt 12÷ 14/s.km2

Sông Đà: Chạy dọc địa bàn huyện Mường Tè “danh giới tự nhiện giữa

tỉnh Lai Châu và tỉnh Điện Biên”, diện tích toàn bộ sông Đà là 52.900km2,trong đó phần hứng nước thuộc địa phận Trung Quốc là 26.800km2 và phầnViệt Nam là 26.100km2 Tại huyện Mường Tè có 42 suối nhánh của sông Đà

có diện tích lưu vực F>10km2, với Mô đuyn dòng chảy Mo= 47.781/s.km2,lưu lượng dòng chảy năm là 8,187 x 109m3 nước

Do đặc điểm địa hình của tỉnh có độ dốc lớn, sông suối có nhiều thácgềnh, lưu lượng nước hàng năm có sự biến đổi và biến động theo mùa do đó

diện tích lưu vực và tần suất dòng chảy khác nhau gây ra những hạn chế nhưnún, sạt ảnh hưởng đến giao thông, song đây lại là một tiềm năng, lợi thế vềnguồn nước để xây dựng thuỷ điện, giao thông đường thủy và nuôi trồng thuỷsản phục vụ cho sinh hoạt và phát triển kinh tế - xã hội

1.2 Tình hình kinh tế - xã hội

Hiện nay, Lai Châu có 7 đơn vị hành chính, 6 huyện và một thị xã: Thị

xã Lai Châu, huyện Phong Thổ, huyện Tam Đường, huyện Mường Tè, huyệnSìn Hồ, huyện Than Uyên và huyện Tân Uyên [2]

Tổng diện tích đất tự nhiên của tỉnh là 9.065,123 km2, chủ yếu là cácloại đất đỏ và vàng nhạt phát triển trên đá, cát, đá sét và đá vôi, có kết cấu kháchặt chẽ [1] Đất nông nghiệp đã sử dụng khoảng 64.299,9 ha, chiếm 7,09%tổng diện tích đất tự nhiên, trong đó đất ruộng lúa, màu là 13.781,44 ha, đấtnương rẫy 32.225,91 ha, đất trồng cây hàng năm khác 7.898,56 ha, đất trồngcây lâu năm (chủ yếu là chè) 3.066,88 ha, đất vườn tạp 1.093 ha, đất đồng cỏchăn nuôi 5.978 ha, mặt nước nuôi trồng thuỷ sản 409 ha Đất lâm nghiệpđang có rừng 283.667 ha, độ che phủ đạt 31,3%, hầu hết là rừng phòng hộ,trong đó rừng tự nhiên là 274.651 ha, rừng trồng 9.015,94 ha Đất chuyêndùng có khoảng 4.489,61 ha, trong đó đất giao thông 2.982,52 ha, đất xâydựng 377,26 ha, đất ở 1.918,443 ha Đất trống đồi núi trọc có khả năng sửdụng còn rất lớn khoảng 525.862 ha (chiếm 58% diện tích tự nhiên), trong đóđất bằng chưa sử dụng là 1.743,69 ha và đất đồi núi chưa sử dụng là rất lớn,khoảng 524.118,87 ha

Tỉnh Lai Châu có một số loại khoáng sản giá trị cao như vàng, kim loạimàu, đất hiếm…, song chưa được đầu tư thăm dò, đánh giá đầy đủ Đất hiếmgồm các loại quặng barít, florit ở Nậm Xe (Phong Thủ) với trữ lượng trên 20triệu tấn đã được khai thác từ những năm 1980 nhưng mới ở quy mô rất nhỏ.Các điểm quặng kim loại màu như đồng, chì, kẽm ở khu vực Sin Cai, BảnLang, Tam Đường với trữ lượng khoảng 6.000 - 8000 tấn Đá lợp có ở bađiểm dọc theo bờ sông Đà, Sông Nậm Na song hiện tại mới chỉ có điểm mỏ ởHát Xum - Sìn Hồ được đầu tư thăm dò và khai thác Vàng ở khu vực ChinhSáng (Tam Đường), Ban Bo (Mường Tè), Noong Hẻo, Pu Sam Cáp (Sìn Hồ).Tỉnh còn có một số điểm suối khoáng nóng chất lượng nước khá tốt ở Vàng

Tính đến 30/6/2007, dân số của Lai Châu có 336.936 người, mật độdân số là 35 người/km2 bao gồm các dân tộc Kinh, Thái, HMông, Dao, Giáy

Kinh tế của tỉnh trong những năm vừa qua đã có bước phát triển khá ổnđịnh, tốc độ tăng trưởng GDP của tỉnh Lai Châu năm 2008 là 15%, thu nhậpbình quân đầu người/năm đạt 6,29 triệu đồng, tăng 1,34 triệu đồng so với năm

2007

Giá trị sản xuất công nghiệp tăng trưởng nhanh và ổn định giai đoạn

2004 – 2007, tốc độ tăng trưởng bình quân 19,85%/năm, tốc độ tăng trưởng giátrị gia tăng ngành công nghiệp tăng bình quân 23 %/năm Năm 2007 giá trị sảnxuất công nghiệp (theo giá cố định 1994) là 116,2 tỷ đồng tăng gấp 1,72 lần sovới năm 2004 (67,5 tỷ đồng) Giá trị gia tăng ngành công nghiệp năm 2007 đạt78,1 tỷ đồng, chiếm trên 10 % trong GDP của tỉnh (775,8 tỷ đồng), …Bướcđầu hình thành và củng cố một số ngành sản xuất như: khai thác, chế biếnkhoáng sản; thủy điện; sản xuất vật liệu xây dựng; chế biến nông, lâm sản…tạo cơ sở để thu hút đầu tư và là tiền đề để phát triển các khu, cụm côngnghiệp trên địa bàn tỉnh

Hoạt động thương mại, dịch vụ có bước tăng trưởng khá: tổng mức lưuchuyển hàng hoá bán lẻ và doanh thu dịch vụ tiêu dùng (không kể hoạt động dulịch) giai đoạn từ năm 2004-2007 có mức tăng trưởng bình quân là 26,85

%/năm, năm 2007 đạt 790 tỷ đồng gấp 2,04 lần so với năm 2004 (387 tỷ đồng).Các mặt hàng chính sách trợ giá, trợ cước, mặt hàng chủ yếu như dầu hoả,muối iốt, xăng dầu các loại, giống vật tư nông nghiệp phân bón, giấy vở họcsinh, thuốc dược vật tư y tế, đáp ứng đủ nhu cầu sản xuất và tiêu dùng củacác tầng lớp nhân dân

Cùng với kết quả về sản xuất công nghiệp và hoạt động thương mại,dịch vụ, thì phát triển kinh tế cửa khẩu đã và đang trở thành động lực pháttriển kinh tế - xã hội của tỉnh Mặc dù tổng kim ngạch xuất nhập khẩu qua địabàn tỉnh giai đoạn 2004-2007 tăng trưởng không ổn định nhưng kim ngạchxuất khẩu hàng hóa của địa phương có mức tăng trưởng nhanh cả về khốilượng và giá trị mặt hàng xuất khẩu với kim ngạch tổng cộng giai đoạn 2004-

2007 là 22,39 triệu USD, năm 2007 kim ngạch xuất khẩu của tỉnh đạt 6,6triệu USD tăng gấp 27,7 lần so với năm 2003 (0,238 triệu USD) và tăng gấp2,2 lần so với năm đầu chia tách tỉnh năm 2004 (3 triệu USD) Mặt hàng xuất

khẩu chủ yếu của địa phương gồm: Quặng qua sàng tuyển, đá đen, chè khôchế biến, thảo quả, bột giấy, hàng nông lâm sản Tuy vậy sản phẩm hàng hoáxuất khẩu của địa phương phần lớn là sản phẩm thô, mới qua sơ chế, hàmlượng kỹ thuật thấp, phần lớn chưa có thị trường xuất khẩu ổn định, chủ yếumới xuất khẩu tiểu ngạch.

Lượng khách xuất nhập cảnh qua cửa khẩu Ma Lù Thàng có mức tăngbình quân 30,5%/năm giai đoạn 2004 – 2007 với số lượng khách xuất nhậpcảnh bình quân 26.500 – 27.000 lượt người/năm, trong đó khách nước ngoài:2.500 – 3.000 lượt người/năm; phương tiện xuất nhập cảnh đạt 2.000 – 2.500lượt phương tiện/năm

Hiện nay, Lai Châu đã thu hút được nhiều nhà đầu tư trong và ngoàinước đến từ Anh, Nhật, Trung Quốc, Úc vào đầu tư và triển khai các dự ánnhư: thăm dò khai thác vàng Pu Sam Cáp, xây dựng nhà máy tuyển quặngViệt - Trung, đầu tư xây dựng các thuỷ điện vừa và nhỏ, xây dựng các cơ sở

hạ tầng khu kinh tế cửa khẩu Ma Lù Thàng, dự án xây dựng Trung tâmthương mại tỉnh … Tính đến hết tháng 6/2008 đã thu hút được trên 105 dự ánđầu tư vào các lĩnh vực như: Thủy điện; khai thác, chế biến khoáng sản; sảnxuất vật liệu xây dựng; chế biến nông, lâm sản; cơ sở hạ tầng khu kinh tế cửakhẩu Ma Lù Thàng; Trung tâm thương mại tỉnh với tổng số vốn đăng kýtrên 5.000 tỷ VND, trong đó triển khai thực hiện trên 40 dự án với tổng sốvốn đầu tư khoảng 1.500 tỷ VND với các dự án đã và đang được triển khaithực hiện có hiệu quả như: Chế biến quặng đồng ở Sìn Hồ, nhà máy chế biếnchì - kẽm Việt - Trung tại Phong Thổ; nhà máy thuỷ điện Nậm Giê công suất4MW, nhà máy thuỷ điện Chu Va công suất 1,85MW huyện Tam Đường (phátđiện cuối năm 2008), thuỷ điện Nậm Mở 3 (phát điện năm 2009), nhà máygạch Tuynel, Trung tâm thương mại tỉnh, cơ sở hạ tầng khu kinh tế cửa khẩu

Ma Lù Thàng…

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN MÔ HÌNH ISC3

2.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình ISC3

Hiện trạng chất lượng không khí cần phải có những nghiên cứu chi tiết

và tích cực để đưa ra một bức tranh toàn cảnh về chất lượng môi trườngkhông khí của khu vực nghiên cứu để phục vụ cho việc đánh giá chất lượngmôi trường không khí

Mô hình hoá lan truyền khí là một kỹ thuật dùng tính toán nồng độ cácchất ô nhiễm tại các điểm thu nhận nằm theo hướng gió do hậu quả của sựphát thải từ các nguồn ô nhiễm nằm ở vị trí đầu hướng gió

Mô hình được sử dụng trong nghiên cứu này là mô hình “Mô hình lantruyền các nguồn thải công nghiệp phức tạp” (ISC3 - Industrial Sourcecomplex Dispersion Models) Mô hình ISC3 được cục Bảo vệ Môi trườngcủa Mỹ xây dựng dùng trong tính toán cho các chương trình tuân thủ chấtlượng không khí, để dự báo kết quả của các chiến lược giảm thiểu ô nhiễmtrước khi các chiến lược ấy đem ra thực thi và được dùng để mô phỏng nhữngảnh hưởng của việc phát triển thêm các khu công nghiệp trong vùng và ảnhhưởng của các sự cố môi trường do rò rỉ các khí độc hại Mô hình này đã vàđang được sử dụng rộng rãi trên thế giới để phát triển các chiến lược giảmthiểu ô nhiễm và xác định nồng độ chất lượng không khí của các vùng khácnhau

Mô hình ISC3 là một mô hình xác định quỹ đạo biến đổi của các luồngkhí chồng chéo, nó thống kê sự biến đổi theo không gian và thời gian của quátrình lan truyền, khuyếch tán, chuyển đổi hoá học, lắng đọng khô tại bệ mặt,

và sự lắng đọng ướt do mưa Mô hình mô phỏng các chất ô nhiễm khác nhauthoát ra từ các nguồn thải và vận chuyển hàng đến các điểm tiếp nhận Đầuvào của mô hình là các số liệu khí tượng và các nguồn thải của các sơ sở côngnghiệp và thải do giao thông cơ giới Đầu ra của mô hình là nồng độ các chất

ô nhiễm cũng như các thông lượng đến mặt đất do lắng động khô và lắngđộng ướt

Mô hình ISC3 bao gồm 2 chương trình con khác: MIXING HEIGHT

và PCRAMMET nhằm cung cấp số liệu khí tượng đầu vào theo yêu cầu vàđịnh dạng của mô hình

MIXING HEIGHT là chương trình xử lý số liệu cao không và số liệumặt đất để tính độ cao xáo trộn, cung cấp số liệu đầu vào cho chương trìnhPCRAMMET.

PCRAMMET là một chương trình xử lý số liệu khí tượng, nó kết hợp

số liệu khí tượng theo giờ của trạm mặt đất và độ cao xáo trộn hai lần trongngày, tính toán độ cao xáo trộn cho từng giờ PCRAMMET cũng kế hợp chặtchẽ các thông số đặc trưng bề mặt (độ dài Monin-Obukhov, độ nhám bề mặt,albedo, bức xạ, thông lượng nhiệt…) phục vụ mô phỏng các quá trình lắngđọng

2.1.1 Các nét chính của mô hình ISC3

Số liệu khí tượng mặt đất, số liệu thám không, và số liệu mưa giờ

Cấu trúc lớp biên được tham số hoá trong các dạng của các biến vi khíhậu

Năm chất ô nhiễm: SO2, NO2, CO, PM10, bụi lơ lửng tổng số (TSP)

Biến đổi theo không gian và thời gian của lắng đọng khô theo mô hìnhsức cản

Biến đổi theo không gian và thời gian của lắng đọng ướt

Hàm luồng khói hữu ích

Tính toán nồng độ, lắng đọng khô và lắng đọng ướt

Sự lắng đọng khô của các chất ô nhiễm được xử lý trong ISC3 bằng

mô hình sức cản Thông lượng chất ô nhiễm được coi là tỷ lệ nghịch vớitổng các sức cản đến sự vận chuyển của các chất ô nhiễm trên bề mặt cơ sở,

và điều kiện khí quyển

Lượng mưa cũng có thể ảnh hưởng rất lớn đến sự di chuyển của cácchất ô nhiễm trong suốt quá trình mưa Mô hình ISC3 bao gồm cả công thứctính lắng đọng ướt Lắng dọng ướt phụ thuộc cả vào dạng và mật độ mưa, vàtính chất của chất ô nhiễm

ISC3 sử dụng một phương pháp duy nhất để đánh giá và kết hợp cácthành phần của các luồng khói riêng biệt vào một quá trình tổng hợp Mô hình

sử dụng một dạng kết hợp của hàm lấy mẫu để loại bỏ các luồng khói không

đủ hoặc trùng nhau.Mô hình này cho phép mô phỏng chính xác các dòng liêntục bằng một số luồng ít hơn.

2.1.2 Tóm tắt các yêu cầu về số liệu vào của mô hình

Số liệu đầu vào cần thiết cho mô hình và quá trình tiền xử lý của nó cóthể chia làm 4 dạng:

 Các tham số điều khiển: khích thước miềm tính, bước lưới theo

không gian và thời gian,…

 Các số liệu khí tượng: Các số liệu khí tượng đầu vào cần thiết

trong mô hình ISC3 là số liệu khí tượng thám không và số liệu khí tượng mặtđất:

Số liệu khí tượng thám không hai lần trong ngày tại 00 giờ GMT và 12giờ GMT, bao gồm: áp suất, độ cao, nhiệt độ, hướng gió, tốc độ gió…

Số liệu khí tượng mặt đất bao gồm: độ che phủ của mây, độ cao chânmây, dạng mưa, tốc độ gió, hướng gió, áp suất mặt đất, nhiệt độ, độ ẩm tươngđối…

 Các số liệu về mặt đệm: số liệu hiện trạng sử dụng đất và số liệu

 Vận tốc khí thoát khỏi ống khói (m/s)

 Nhiệt độ khí của ống khói (T0K)

 Lưu lượng khí thải của mỗi chất ô nhiễm (g/s)

Đối với nguồn phát thải diện, mục đích chủ yếu là tính toán cho mộtlượng lớn các điểm và vô điểm trong một hoặc nhiều vùng với một chiều cao

và toạ độ luồng khói được mã hoá bởi người sử dụng Mỗi một vùng cần cácthông tin sau:

 Vị trí (tạo độ x, y)

 Chiều cao (m)

 Kích thước của nguồn thải (chiều dài x chiều rộng)

 Lưu lượng khí thải của mỗi chất ô nhiễm (g/s)

2.2 Mô tả kỹ thuật mô hình khuếch tán ISC3

2.2.1 Phương trình luồng khói Gauss cơ bản

ISC3 là một mô hình quỹ đạo biến đổi các luồng khói Gaussian chồngchéo được thiết kế để thống kê các biến đổi theo không gian và thời gian củacác quá trình, lan truyền, khuếch tán và lắng đọng tại các vùng khác nhau Mộtdòng liên tục sẽ được xác định như là một chuỗi các luồng khói trước và sau

nó Mỗi luồng khói là một chủ thể của sự lắng đọng ướt, lắng đọng khô, biếnđổi hóa học theo không gian và thời gian

Nồng độ các chất ô nhiễm tại bề mặt đối với nguồn phát thải điểm đượctính theo công thức sau:

Ca =

2

exp -0.5 2

a

s x y z y y

dy dx U

Qa, Qp = Lưu lượng thải của chất ô nhiễm (g/s)

K = Hệ số tỷ lệ biến đổi các nồng độ tính toán về các đơn vị yêu

cầu (Giá trị mặc định cho K=1 x 106 đối với lưu lượng thảiQ(g/s) và nồng độ ô nhiễm được tính toán C(mg/m3)

V = Đại lượng theo phương thẳng đứng (Xem mục 2.2.5)

D = Đại lượng phân rã (Xem mục 2.2.4)

Us = Tốc độ gió trung bình tại độ cao phát thải (m/s) (Xem mục

y z

  = Hệ số khuếch tán theo phương ngang và theo phương thẳngđứng

Hệ số khuếch tán y, z phụ thuộc vào khoảng cách của điểm tính toán

so với chân ống khói và có dạng như sau:

x = là khoảng cách theo hướng gió thổi (km),

a, b, c, d, = là các hệ số được tính toán dựa trên độ ổn định của khíquyển

2.2.2 Phân bố vận tốc gió theo phương thẳng đứng

Quy luật phân bố tốc độ gió được hiệu chỉnh từ tốc độ gió quan trắc,

Uq, từ quan hệ độ cao quan trắc zq, tới ống khói hoặc độ cao phát thải hs

Us = Uq

p s q

h z

P = Hệ số mũ Giá trị của P được cung cấp như là một hàm số của độ

ổn định khí quyển và lớp tốc độ gió và được mặc định theo bảng 1 dưới đây

Bảng 1 Bảng giá trị của P theo độ ổn định của khí quyển

Độ nâng cao, h, của mỗi một luồng khói được tính theo phương trìnhBriggs (1975) Trong trường hợp điều kiện không ổn định hoặc trung gian khitâm luồng khói không vượt quá đỉnh của lớp biên, h có thể tính theo phươngtrình sau:

u / X F 1.6

=

F 1/3

>

F F 34.49 3.5

s / m 55 F F

14 3.5

= X

3 4 2/5

3 4 5/8

F (8)

trong đó:

F = thông lượng ban đầu của luồng khói do sai khác mật độ (m4/

s3)

XF = khoảng cách tới lúc nâng cao cuối cùng (m)

um = tốc độ gió tại lớp biên (lớp biên dưới (m/s)

Nhiệt độ không khí tại trạm khí tượng mặt đất gần nguồn thải được dùng

để tính toán độ nâng cao do sai khác mật độ

Nếu một luồng khói đi vào vào lớp ổn định phía trên lớp biên, phươngtrình xâm nhập một phần của Briggs (1975) được dùng để tính độ nâng cao thứhai Độ nâng cao sẽ lấy giá trị nhỏ nhất trong hai độ nâng cao đã được xácđịnh

18.75 + z 1.8

u / X F 1.6 minimum

=

h

m

3 b

1/3 m

2/3 F 1/3

(9)trong đó:

zb = khoảng cách từ đỉnh ống khói, hs, tới đỉnh của lớp biên, zi, và

S = thông số ổn định (g/T)(M2/Mz)

Hệ số triết giảm nhiệt độ trong tầng đối lưu được giả thiết bằng 0.02 E K/m, giá trị này là phù hợp với trị số do EPA kiến nghị cho cấp ổn định

E Suy ra giá trị của S là 6.93 x 10-4 s-1

Trong trường hợp ổn định, h được xác định theo phương trình sau:

u uS / F 2.6

=

h

1/3 1/3

(10)

Trong điều kiện ổn định, hệ số triết giảm nhiệt độ hữu ích sẽ nhận giá trị

là 0.02E K/m và 0.035E K/m cho cấp ổn định E và F Và giá trị của S tươngứng sẽ là 6.93 x 10-4 s-1 and 1.21 x 10-3 s-1

2.2.4 Đại lượng phân rã

Số hạng phân rã trong phương (11) là một phương pháp đơn giản tínhtoán của các chất ô nhiễm di chuyển trong quá trình vật lý hoặc quá trình hóahọc

D = exp

s

x u

 = hệ số phân rã,

x = khoảng cách theo hướng gió (m)

2.2.5 Đại lượng theo phương thẳng đứng

Số hạng độ cao tính tới các ảnh hưởng của độ cao nguồn nâng, điểmtiếp nhận, độ nâng nguồn khói, giới hạn xáo trộn theo chiều thẳng đứng, vàlắng đọng trọng lực và lắng đọng khô của các hạt (đường kính hạt lớn hơn 0.1

m)

a Số hạng độ cao không tính đến lắng đọng khô

Những ảnh hưởng tới nồng độ xung quanh của lắng đọng do trọng lực

và lắng đọng khô có thể được bỏ qua cho các chất ô nhiễm và các hạt nhỏ(dưới 0.1 m) Số hạng độ cao không tính đến ảnh hưởng của lắng đọng khôđược xác định như sau: