Mô hình tính toán ô nhiễm không khí-chuong 8-Nguyễn, Kỳ Phùng

1 Chương8: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 2 I. Phương trình lan truyền ô nhiễm không khí  Phương trình cơ bản.  Đơn giản hóa phương trình lan truyền.  Nghiệm giải tích. II. Phương pháp GAUSS.  Công thức cơ sở.  Sựbiến dạng mô hình GAUSS (đổi gốc tọa độ, tính đến sựphản xạnồng độ) cực đại chất ô nhiễm  Hệsốkhuyếch tán vàđộổn đònh khíquyển. III.Các công thức phụtrợ.  Chiều cao hiệu quảống khói.  Quátrình lắng đọng. 3 IV. Phương pháp Berliand M.E.  Nồng độchất ô nhiễm đối với khívàbụi nhẹ.  Nồng độchất ô nhiễm đối với bụi nặng.  Công thức tính vận tốc giótheo độcao.  Nồng độchất ô nhiễm trong điều kiện không gió. V. Nồng độchất ô nhiễm do nhiều nguồn thải gây ra  Tần suất gió, hệsốtrung bình.  Tính toán nồng độchất ô nhiễm theo tần suất gió.  Tính toán nồng độtương đối tổng cộng do nhiều nguồn điểm cao gây ra. 4 I. Phươngtrìnhcơbảnñể tínhnồng ñộ chấtô nhiễmtrongkhíquyển Phươngtrìnhchuyểntảivậtchất phươngtrình truy nnhi t) xy zc CCCCCC uvwkk txyzxxyy CC kCCw zzz αβ +++=++ ++−+ (1) 5 •C : N ng ñộ chấtô nhiễmtrongkhôngkhí. •x,y,z: Cácthànhphầntoạñộ theotrụcOx, Oy, Oz. •t : Thờigian. •K x , K y , K z : Cácthànhphầncủahệsốkhuyếchtánrối theocáctrụcOx, OyOz. •u,v,w: CácthànhphầnvậntốcgiótheotrụcOx,Oy,Oz. •Wc: Vậntốclắng ñọngcủacácchấtô nhiễm • α : Hệ số tính ñếnsựliênkếtcủachấtô nhiễmvớicác phầntửkháccủamôitrườngkhôngkhí. • β : Hệ số tính ñếnsựbiến ñổichấtô nhiễmthànhcác chấtkhácdo nhữngquátrìnhphản ứnghoáhọcxảyra trên ñườnglantruyền. 6 Đơngiảnhoáphươngtrìnhtrêncơsởthừanhận1 số ñiềukiệngầnñúngbằngcách ñưaracácgiả thuyếtphù hợpvớiñiềukiệncụthể •NếuhướnggiótrùngvớitrụcOx thìthànhphầntốcñộ gióchiếulêntrụcOysẽbằng0, cónghĩalàv = 0. •Tốcñộ gióthẳng ñứngthườngnhỏ hơnrấtnhiềuso với tốc ñộ giónêncóthể bỏ qua, cónghĩalàw = 0. Trong nhiềutrườnghợp, nếuxétbụinhẹ thìWs = 0 (trong trườnghợpbụinặngthìlúc ñótasẽchoWs 0). •Nếubỏqua hiệntượngchuyểnpha(biến ñổihoáhọc) củachấtô nhiễmcũngnhư khôngxét ñếnchấtô nhiễm ñượcbổsung trongquátrìnhkhuyếchtánthì α = β = 0 7 Phươngtrìnhban ñầu ñượcviếtdướidạng Giả sử cáchệsốK y , K z không ñổithìpt ñượcviếtlại yz CCCC ukk txyyzz +=+ 22 22 yz CCCC ukk txyz +=+ (2) (3) Khôngtính ñếnthànhphầnphi tuyến u C/ x, ptrình: Tuỳ theo ñiềukiệnban ñầuvà ñiềukiệnbiên màtacócácnghiệmgiảitíchkhácnhau. 22 22 yz CCC kk tyz =+ (4) 9 Tìmnghiệmgiảitích Xétbàitoántruyềnnhiệt1 chiều 2 2 2 uu a tx = x − << , t = 0 (,)() uxtx = Điềukiệnban ñầu: x − << () x : làmộthàmliêntục (5) [...]... t i đi m do ngu n th c gây ra đư c tính b ng cơng th c (27), do ngu n o gây ra đư c tính b ng bi u th c M C= e e 2π uσ σ − y2 2σ 2y y − ( z + H )2 2 σ 2z (28) z 25 • N ng đ t ng c ng M C= e 2π uσ yσ z − y2 2σ 2 y e − z − H )2 2σ 2 z +e − ( z + H )2 2σ 2 z (29) Khi tính tốn n ng đ ơ nhi m trên m t đ t thì z = 0 M C= e π uσ yσ z − y2 2σ 2 y e − ( H )2 2σ 2 z (30) Khi tính s phân b n ng đ trên m t đ t... ng [m] Thay (20), (21), (22) vào (19), ta đư c cơng th c cơ s c a mơ hình lan truy n ch t ơ nhi m theo lu t phân ph i chu n Gauss (“mơ hình Gauss” cơ s ) ûT RP RP FH 2 σ z2 M = e 2π uσ σ y z − S I I G z2 y2 2 σ y2 T P P H S I I G U Q Q D z 2σ y + 2 − e S I I G y y2 z2 2 σ z2 T P P H M C= e 2π uσ σ − (23) 19 II.2 n gi i cơng th c mơ hình Gauss cơ s b ng phương pháp phân tích th ngun: • T mi ng ng khói... (6) x − a 2 2t 11 Nghi m c a phương trình vi phân (5) có d ng u ( x , t ) = A( ) e λ là s th c b t kỳ (- 2 2 a t i x (9) 1 km b c d 213... vào mơ hình Gauss cơ s , cơng th c (27) V i b i,có th xem m t đ t là v t h p th hồn tồn B i thì rơi trong khí quy n tuỳ thu c vào kích thư c t và kh i lư ng đơn v c a nó Cơng th c (27) s đư c hi u ch nh thành −y 2 −( z −H + vr x 2 ) u (36) Mb 2σ 2 y 2σ 2 z Cb = e e 2π uσ yσ z N ng đ b i trên m t đ t d c theo tr c gió: −( H − Cb ( x ) Mb = e 2π uσ yσ z vr x 2 ) u 2σ 2 z (37) 33 • Cb : N ng đ b i tính. .. yσ z diện tích vr x 2 ) u 2σ 2 z 34 V nt cc ab i bg vr = 18 2 (39) • ρb : Kh i lư ng đơn v c a b i, kg/m3 • δ : Đư ng kính h t b i, m • : H s tính theo cơng th c (40), Pa.s o t C o 0 C = o 0 C 387  273 + t    387 + t  273  = 17,17.10 −6 3/ 2 (40) Pa.s 35 V .Tính tốn khuy ch tán các ch t ơ nhi m t ngu n đi m cao theo phương pháp BERLIAND M.E Phương trình vi phân c a q trình khuy ch tán t ngu n đi... " Q C ( x, y , z , t ) = e 8(π t ) (k k k ) 1 x2 y 2 z 2 − + + 4 t kx k y kz (18) z 16 II Cơng th c xác đ nh s phân b n ng đ ch t ơ nhi m theo t phân ph i chu n Gauss II.1 Cơng th c cơ s : c) a) u b) Hình 1: d) ng khói b ng các kh i ph t t c th i và ên t c 17 Bài tốn lan truy n ch t ơ nhi m đây là bài tốn hai chi u và do đó ta ch n cơng th c (17) đ áp d ng A 7 7 1 y 9 5 5 3 1/ 2 1 y2 z 2 + 4 t k y... v n t c gió u (m/s) • Lư ng phát th i ch t ơ nhi m M(g/s) là khơng đ i theo th i gian • M t đ c a ch t ơ nhi m trên t t c các m t c t tr c giao v i tr c gió (cũng là tr c lu ng khói) s b ng M/u (g/m) Hình Sơ đ minh ho nh hư ng c a v n t c gió đ n n ng đ ch t ơ nhi m do ngu n phát thài liên t c và h ng s gây ra u = 1 m/s 0 1 2 3 u = 4 m/s 4 0 1 2 3 4 Gi thi t ch t ơ nhi m khơng có ph n ng hố h c v i... >1 km b c d 213 156 61 61 68 34 28 I.5 Các c p n đ nh c a khí quy n: • các c p n đ nh khí quy n có liên quan ch t ch t i s bi n thiên nhi t đ khơng khí theo chi u cao CÁC C P KHÍ H U Khơng n đ nh trung tính n đ nh R t n đ nh 200 180 1600 Đo n nhi t (-1oC/100m) 140 Đ ng nhi t 120 100 80 60 Siêu đo n nhi t (Ví d -6oC/100m) Ngh ch nhi t 40 20 0 -8 -6 -4 -2 Nhi t đ gi m 0 2 4 6 8 10 Đ gia tăng nhi t đ Nhi... kh i tr c lu ng theo phương y và z theo phương y và z n ng đ càng gi m nh M C: uyz (24) • S phân b n ng đ trên m t c t tr c giao v i tr c lu ng theo chi u ngang y và theo chi u đ ng z và tn theo d ng hình chng c a lu t phân ph i chu n Gauss v i sai phương chu n σ nào đó 22 Bi u th c phân ph i chu n Gauss có d ng 2 1 e 2 ( )= σ 2π 2σ (25) Áp d ng vào trư ng h p c th đây thì ζ có th là y ho c z và hàm . ñượccôngthứccơsở củamôhìnhlantruyềnchấtô nhiễmtheoluậtphân phốichuẩnGauss (“môhìnhGauss”cơsở) 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 yz y z yz y z yzyz MM Ceee uu σσ σ σ πσσπσσ −+ − − == (23) II.2 ngiảicôngthứcmôhìnhGauss. 1 Chương8: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 2 I. Phương trình lan truyền ô nhiễm không khí  Phương trình cơ bản.  Đơn giản hóa phương trình lan truyền.  Nghiệm. Vậntốclắng ñọngcủacácchấtô nhiễm • α : Hệ số tính ñếnsựliênkếtcủachấtô nhiễmvớicác phầntửkháccủamôitrườngkhôngkhí. • β : Hệ số tính ñếnsựbiến ñổichấtô nhiễmthànhcác chấtkhácdo nhữngquátrìnhphản