Câu 1: khái niệm mô hình hóa và phân loại mô h́nh hoá là một khoa học về cách mô phỏng, giản lược các thông số thực tế nhưng vẫn diễn tả được tính chất của từng thành phần trong mô h́nh. mô h́nh không hoàn toàn là một vật thể hiện thực nhưng nó giúp cho chúng ta hiểu rơ hơn hệ thống thực tế. phn loại: 1. một mô h́nh có thể có các tên gọi khác nhau, tùy theo tác giả, như là: mô h́nh vật lư mô h́nh toán học mô h́nh số mô h́nh giải tích mô h́nh xác định mô h́nh khái niệm mô h́nh ngẫu nhiên mô h́nh tham số mô h́nh ổn định mô h́nh bất ổn định mô h́nh dựa vào các giả định sinh hóa mô h́nh đánh giá tác động mô h́nh dự báo 2. một mô h́nh có thể phân loại theo quy mô ứng dụng: theo không gian (spatial): ở một vùng nhỏ hay một khu vực lớn. theo thời gian (temporal): ngắn hạn hay dài hạn theo giá trị mô h́nh (model validity): cho giới hạn độ chính xác của mô h́nh theo giá trị của dữ liệu (data validity): tùy theo mức độ và quy mô thu thập dữ liệu (ví dụ lấy mẫu theo một điểm đo cục bộ, hay lấy nhiều mẫu trong một khu vực lớn). Câu 2: vai trò của không khí ? khái niệm ô nhiễm môi trường không khí Khi không khí bị ô nhiễm sẽ: Ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Làm giảm chất lượng nước (bởi những chất ô nhiễm cuối cùng cũng lắng đọng trên mặt đất và trên các dòng sông, ao hồ…) Làm cạn kiệt nguồn thủy sản (bởi những chất ô nhiễm lắng đọng và rơi xuống sông ngòi, ao hồ…làm cho nguồn nước bị ô nhiễm, từ đó thủy sản bị giảm sút…) Làm chua đất (ví dụ như mưa axit…) Làm giảm diện tích rừng (do những cơn mưa axit hoặc những đám mây phóng xạ sau vụ hạt nhân, những hoạt động núi lửa…) Làm thay đổi thời tiết, khí hậu (không khí có nhiều bụi làm cho tầm nhìn bị giảm, bức xạ mặt trời thay đổi, không khí bị ô nhiễm do những chất ODS sẽ dẫn đến cạn kiệt tầng ozon hoặc thải nhiều khí CO2 làm tăng nhiệt độ trung bình trái đất) Không khí bị ô nhiễm có thể phá hủy và ăn mòn các công trình xây dựng cũng như các vật liệu kiến trúc, đồng thời làm giảm mĩ quan của các công trình xây dựng (khi các máy móc được đặt đến gần biển thì sẽ dễ dàng bị hư hỏng hơn, mưa axit sẽ làm hỏng các công trình xây dựng) ô nhiễm môi trường không khí: là tình trạng không khí có chứa 1 hay nhiều chất gây ô nhiễm với nồng độ đủ lớn để gây ra các tác động bất lợi hay có hại lên con người, động thực vật và các loại vật liệu . Các chất ô nhiễm gồm cả tự nhiên và nhân tạo do không khí mang theo những chất này có thể tồn tại trong không khí dưới dạng khí, các giọt lỏng, nhỏ hay các chất rắn mịn. Quy mô của ô nhiễm môi trường không khí là không có giới hạn
Đề cương dự báo ô nhiễm môi trường không khí nước biển Câu 1: khái niệm mô hình hóa phân loại - mô hhnh hoá một khoa học cách mô phỏng, giản lược thông số thực tế nhưng diễn tả được tính chất thành phần mô hhnh mô hhnh không hoàn toàn một vật thể hiện thực nhưng giúp cho hiểu rơ hơn hệ thống thực tế - phn loại: một mô hhnh có tên gọi khác nhau, tùy theo tác giả, như là: mô hhnh vật lư mô hhnh toán học mô hhnh số mô hhnh giải tích mô hhnh xác định mô hhnh khái niệm mô hhnh ngẫu nhiên mô hhnh tham số mô hhnh ổn định mô hhnh bất ổn định mô hhnh dựa vào giả định sinh hóa mô hhnh đánh giá tác động mô hhnh dự báo một mô hhnh phân loại theo quy mô ứng dụng: - theo không gian (spatial): một vùng nhỏ hay một khu vực lớn - theo thời gian (temporal): ngắn hạn hay dài hạn - theo giá trị mô hhnh (model validity): cho giới hạn độ xác mô hhnh - theo giá trị liệu (data validity): tùy theo mức độ quy mô thu thập liệu (ví dụ lấy mẫu theo một điểm đo cục bộ, hay lấy nhiều mẫu một khu vực lớn) Câu 2: vai trò không khí ? khái niệm ô nhiễm môi trường không khí Khi không khí bị ô nhiễm sẽ: Ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người Làm giảm chất lượng nước (bởi chất ô nhiễm cuối lắng đọng mặt đất dòng sông, ao hồ…) Làm cạn kiệt nguồn thủy sản (bởi chất ô nhiễm lắng đọng rơi xuống sông ngòi, ao hồ…làm cho nguồn nước bị ô nhiễm, từ thủy sản bị giảm sút…) Làm chua đất (ví dụ mưa axit…) Làm giảm diện tích rừng (do mưa axit đám mây phóng xạ sau vụ hạt nhân, hoạt động núi lửa…) Làm thay đổi thời tiết, khí hậu (không khí có nhiều bụi làm cho tầm nhìn bị giảm, xạ mặt trời thay đổi, không khí bị ô nhiễm chất ODS dẫn đến cạn kiệt tầng ozon thải nhiều khí CO2 làm tăng nhiệt độ trung bình trái đất) Không khí bị ô nhiễm phá hủy ăn mòn công trình xây dựng vật liệu kiến trúc, đồng thời làm giảm mĩ quan công trình xây dựng (khi máy móc đặt đến gần biển dễ dàng bị hư hỏng hơn, mưa axit làm hỏng công trình xây dựng) -ô nhiễm môi trường không khí: tình trạng không khí có chứa hay nhiều chất gây ô nhiễm với nồng độ đủ lớn để gây tác động bất lợi hay có hại lên người, động thực vật loại vật liệu Các chất ô nhiễm gồm tự nhiên nhân tạo không khí mang theo chất tồn không khí dạng khí, giọt lỏng, nhỏ hay chất rắn mịn Quy mô ô nhiễm môi trường không khí giới hạn Câu 3: phân tích yếu tố ảnh hưởng tới trình lan truyền chất ô nhiễm không khí 1.Các yếu tố khí hậu -ảnh hưởng gió + gió gây dòng chảy rối không khí lớp sát mặt đất nhờ có gió chất ô nhiễm khuyếch tán rộng làm cho nồng độ chất ô nhiễm giảm xuống nhiều so với ban đầu +gió nhân tố đặc biệt quan trọng việc khuyếch tán bụi hóa chất nặng không khí +gió luôn có xu hướng thay đổi chiều thổi tới tốc độ thổi việc xem xét hướng gió nhằm phục vụ cho mục đích quy hoạch vị trí nguồn thải, cố tránh cho nguồn thải chất ô nhiễm đứng đầu hướng gió chủ đạo khu dân cư, công trình quan trọng -độ ẩm mưa +trong điều kiện có độ ẩm lớn hạt bụi dính kết vào thành hạt lớn rơi nhanh xuống đất vsv không khí phát triển nhanh chóng bám theo hạt bụi khuyechs tan rộng xuống chiều gió +mưa có tác dụng rửa môi trường không khí mưa lại kéo theo hạt bụi hấp thu số chất ô nhiễm rơi xuống đất ảnh hưởng đến môi trường đất nước phía Câu 4: Các nguồn gây ô nhiễm không khí? Nguồn tự nhiên Các nguồn nhân tạo - Do sản xuất công nghiệp: Ở nhà máy hóa chất sản xuất giày, luyện kim, nhà máy điện - Các hoạt động nông nghiệp: phân bón, thuốc trừ sâu - Các dịch vụ thương mại: buôn bán Câu 5: Giải pt lan truyền chất ÔN không khí chiều phương trình ban đầu viết dạng là: ∂C + u ∂C = ∂ k ∂C ÷+ ∂ k ∂C ÷ ∂t ∂x ∂y y ∂y ÷ ∂z z ∂z ÷ Nếu giả sử hệ số k y , kz ∂C + u ∂C = k ∂2C + k ∂2C ∂t ∂x y ∂y z ∂z u ∂C ∂x Trong trường hợp = 0: ∂C = k ∂ 2C + k ∂ 2C z y ∂t ∂y ∂z xét toán truyền nhiệt chiều có dạng sau: ∂u = a2 ∂ 2u ∂t ∂x2 −∞ < x < +∞ ,t=0 (5) u( x, t ) = ϕ ( x) −∞ < x < +∞ Với điều kiện ban đầu : ϕ ( x) : hàm liên tục Đặt u(x, t) = X(x)T(t) vào phương trình truyền nhiệt ta XT ' = a X ''T X '' = T ' = −λ = const X a 2T hay Từ suy : (6) X ''+ λ X = (7) T '+ a 2λ 2T = Nghiệm phương trình (7) X1 = C1eiλ x (8) X = C2e−iλ x T = C3e−a2λ 2t Nghiệm phương trình (8) Khi nghiệm phương trình vi phân (5) có dạng uλ ( x,t ) = A(λ )e−λ 2a2t ±iλ x ( −∞ < λ < ∞ ) λ (9) số thực Vì ta chọn dấu dương phương trình (9) lập hàm số u( x,t ) = +∞ ∫ −∞ A(λ )e−a2λ 2t +iλ x d λ (10) Nếu đạo hàm phương trình (5) tính cách vi phân thành phần dấu tích phân (10) có nghĩa phương trình (10) thoả mãn phương trình (5) hay phương trình (10) nngiệm phương trình (5) Ngoài ta phải thoả mãn điều kiện ban đầu t = Khi ta có: ϕ ( x, t ) = +∞ iλ x d λ ∫−∞ A(λ )e (11) Sử dụng công thức tính tích phân Fourier ngược ta +∞ A(λ ) = ϕ (ζ )e−iλζ dζ ∫ 2π −∞ (12) thay (12) vào (10) ta +∞ +∞ − i λζ ÷e−a2λ 2t +iλ x d λ u( x,t ) = ϕ ( ζ ) e d ζ ÷ ∫ −∞∫ 2π −∞ ÷ +∞ +∞ 2 = ∫ ∫ e−a λ t +iλ ( x−ζ )d λ ÷÷ϕ (ζ )dζ 2π −∞ −∞ Xét tích phân I = e 2π u( x, t ) = Như Đặt +∞ ∫ −∞ π a 2t G( x,ζ ,t ) = e π a2t u( x, t ) = −a2λ 2t +iλ ( x−ζ ) dλ = π a2t −( x−ζ )2 e 4a2t −( x−ζ )2 e 4a2t ϕ (ζ )dζ (13) −( x−ζ )2 4a2t +∞ ∫−∞ G( x,ζ ,t)ϕ (ζ )dζ Ta có (14) G ( x, ζ , t ) Hàm số gọi nghiệm sở phương trình truyền nhiệt Hàm số thoả mãn phương trình truyền nhiệt theo biến (x,t) kiểm tra trực tiếp cách lấy đạo hàm: ζ e −( x − ζ )2 Gx = − x − π 2(a2t )3/2 4a 2t −( x − ζ )2 ( x − ζ ) 1 e Gxx = − + 3/2 5/2 π (a t ) 4a2t 4(a t ) ( x − ζ )2 −( x − ζ )2 a a e Gt = − 3/2 + 5/2 π 2(a t) 4a2t 4(a t ) Gt = a 2Gxx Vậy Trở lại với phương trình lan truyền ô nhiễm chiều viết lại với nguồn thải Q x = ∂C = k ∂ 2C x ∂t ∂x2 (15) Đặt a2 = kx C ( x,t ) = nghiệm phương trình (15) viết lại là: Q e π tkx1/2 − x2 4tkx (16) Đây nghiệm cảu toán lan truyền ô nhiễm chiều với x→∞ nguồn thải Q Cùng với điều kiện biên C → (Nồng độ ô nhiễm điểm giảm điểm tiến xa khỏi chân nguồn thải ) Câu 6: Xác định phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo phân phối chuẩn Gauss? a.Công thức sở - Giả thiết: Lượng chất ô nhiễm luồng khói xem tổng hợp vô số điểm khói tức thời, khối khói gió mang nở rộng khí xa ống khói ổ bánh mì cắt thành nhiều lát mỏng xếp chồng kề mép lên - Lượng chất ô nhiễm luồng khói xem tức bỏ qua trao đổi chất từ lát sang lát Khi đó, toán lan truyền chất ô nhiễm toán chiều - Giả thiết khói có bề dày 1m theo chiều x, chiều y, z + lát cắt khói chuyển động với vận tốc gió u - Giả sử lưu lượng chất ô nhiễm M Lượng chất ô nhiễm lát khói Q = Mx Q = M/u với t=1/u (thời gian chất ô nhiễm qua ống khói 1m u) C= M e 1/2 4π ut (k y k z ) 2÷ − y + z ÷÷ 4t k y kz ÷ Đặt : k y = 0.5σ y u x kz = 0.5σ z2 u x σy σz Trong - gọi hệ số khuyếch tán theo phương ngang phương đứng, có thứ nguyên độ dài m M C= e 2π uσ yσ z − y2 + ÷ ÷ ÷÷ z ÷ z2 2σ y2 2σ = M e 2π uσ yσ z ÷ − y ÷÷ − z2 ÷÷ 2σ y2 ÷÷ 2σ z2 ÷÷ e Đây phương trình sở mô hình lan truyền chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss Hay gọi Gauss sở Câu 7: Nêu CT tính cường độ lắng đọng bụi từ nguồn thải cao? Cường độ lắng đọng bụi mặt đất dọc theo trục gió Gb(x) Gb(x) = = Gb( x) = • Khối lượng vận chuyển (Lưu lượng)(Nồng độ) = Diện tích (Diện tích) (Vận tốc) (Nồng độ) = vrCb(x) M bvr 2π uσ yσ z −( H −vur x )2 e 2σ z (38) Công thức tính vận tốc bụi: ρb gδ vr = 18µ ρb - Khối lượng đơn vị bụI, kg/m3 δ - Đường kính hạt bụi, m µ - Hệ số tính theo công thức (40), Pa.s µ Công thức tính : Với • (39) 3/2 µtoC = µ0o C 387 273 + t ÷ 387 + t 273 ÷ với µ 0o C = 17,17.10 −6 Pa.s (40) Câu 8: Hãy nêu phương pháp tnhs bán kính khuếch tán chất ÔN từ nguồn điểm cao theo phương pháp BERLIAND? dựa phương trình vi phân trình khuyếch tán từ nguồn điểm cao viết dạng : 2C ∂ ∂C ∂ C ∂ C ∂ ÷+ α C u +w = k y ÷÷+ k z ∂x ∂z ∂y ÷ ∂z ∂z ÷ C - Nồng độ chất ô nhiểm u - Vận tốc gió ω - Vận tốc theo phương thẳng đứng chất ô nhiễm kz ky - hệ thống trao đổI theo phương đứng phương ngang α - Hệ số xác định thay đổi nồng độ chất ô nhiễm phân huỷ hoá học gội mưa, sương Giả thiết ban đầu là: - nguồn điểm đặt độ cao z = H (khi x = 0); - có phản xạ hoàn toàn chất ô nhiễm từ mặt đất ; - C= Nồng độ chất ÔN = nguồn phát thải tương đối xa a Đối với khí bụi nhẹ: Nồng độ ô nhiễm mặt đất khí bụi nhẹ: C( x, y,z =0) = M e 2(1+ n)k1 π k0 x u H1+n − − y k1(1+n)2 x 4k0 x Nồng độ cực đại mặt đất: + n)2 M k1 Cmax = 0.116(11.5(1 k0u1 u1H +n) (42) (43) Khoảng cách từ XM từ nguồn đến vị trí có nồng độ max: u1H 1+n X max = k1(1+ n)2 (44) Trong công thức : u1 – vận tốc gió độ cao z = 1m, m/s 10 • n = 0.15 ÷ 0.2 k1= 0.1 ÷ 0.2 m/s k0= 0.5 ÷ m Công thức tính vận tốc độ cao z: Z ÷ 10 uz = u10 (45) Với : uz - Vận tốc gió độ cao z u10 - Vận tốc gió độ cao 10m b Khuyếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao điều kiện không gió: Để kể đến ảnh hưởng khuyếch tán rối trường hợp trời không gió, Berlaind Kurebin ∂ ∂C ∂ ∂C ( Rkr ) + k z + M δ (r )δ ( z − H ) = R ∂r ∂r ∂z ∂z Với điều kiện biên sau đây: kz R2 + z2 → ∞ : C → Khi z = 0: Sự phân bố nồng độ ô nhiễm mặt nằm ngang có - - ∂C =0 ∂r tính đối xứng qua tâm nguồn nghiệm có dạng: C ( R, z ) = R=0→ a( H 1+n + z1+ n ) + R M 2π k1(1+ n) (1+ n)/2 − z (1+n)/2 )2 + R a( H a= ∂C =0 ∂r 4k1 (1 + n)2 Trong Nồng độ mặt đất: M CR = 2π k1(1+ n)(aH 1+n + R)2 3/2 (1+n)/2 + z (1+n)/2 )2 + R a( H (52) Nồng độ cực đại mặt đất (tại chân ống khói ) 11 (53) 3/2 M (1 + n ) Cmax = 32π k13H 2(1+n) Câu 9: Tính toán nồng độ trung bình chất ô nhiễm mặt đất nguồn thải gây ra? -Nồng độ TB chất ô nhiễm mặt đất nguồn thải gây tính toán dự báo mức độ ô nhiễm địa điểm nguồn thải gây việc xác định nồng độ chất ÔN tức thời ta cần phải dự báo đc phân bố nồng độ TB ngày đêm, TB tháng, TB theo năm trường hợp tính toán nồng độ TB thời gian ngắn TB ngày đêm đơn giản hóa vấn đề cách gải thiết mùa định mùa đông, mùa hè độ ổn định khí không thay đổi, cấp vận tốc gió đc thay = trị số VgióTB () theo hướng Cùng với tần suất xuất gió theo hướng Ngoài có tần suất lặng gió nghĩa tần suất mà gió hướng -Hệ số TB ứng với tần suất tần suất lặng gió kα = Pα 1− Plang ÷ *Công thức nồng độ TB theo tần suất gió -Nồng độ TB ngày đêm chất ÔN mặt đất vị trí tính toán nguồn thải i gây m Cxy(i) = Plang Clang (i) + ∑ kα Cα (i) α =1 Nồng độ tổng cộng trung bình điểm có toạ độ x, y nguồn thải gây : n m i=1 α =1 Cxy(tong ) = ∑ ( Plang Clang (i) + (1− Plang ) ∑ kα Cα (i) ) Trong công thức trên: Cxy(i) - nồng độ trung bình vị trí có toạ độ x, y nguồn thứ i gây 12 Cxy(tong) - nồng độ tổng cộng trung bình n nguồn thải gây điểm tính toán Clang(i) -Nồng độ tức thời nguồn thải thứ i gây điểm tính toán lặng gió (u = 0) Cα(i) - Nồng độ tức thời nguồn thải thứ i gây điểm tính toán có gió thổi theo hướng α ứng với vận tốc gió trung bình hướng độ ổn định trung bình khí suốt khoảng thời gian tính toán trị số trung bình (ngày đêm, tháng năm) 13 [...]... toán nồng độ trung bình của chất ô nhiễm trên mặt đất do các nguồn thải gây ra? -Nồng độ TB của chất ô nhiễm trên mặt đất do các nguồn thải gây ra khi tính toán dự báo mức độ ô nhiễm tại 1 địa điểm nào đó do các nguồn thải gây ra thì ngoài việc xác định nồng độ chất ÔN tức thời ta cần phải dự báo đc sự phân bố nồng độ TB trong ngày đêm, TB trong tháng, TB theo năm trong trường hợp tính toán nồng độ TB...• n = 0.15 ÷ 0.2 k1= 0.1 ÷ 0.2 m/s k0= 0.5 ÷ 1 m Công thức tính vận tốc ở độ cao z: Z ÷ 10 uz = u10 (45) Với : uz - Vận tốc gió ở độ cao z u10 - Vận tốc gió ở độ cao 10m b Khuyếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao trong điều kiện không gió: Để kể đến ảnh hưởng của khuyếch tán rối trong trường hợp trời không gió, Berlaind và Kurebin 1 ∂ ∂C ∂ ∂C ( Rkr ) + k z + M δ (r )δ ( z − H )... giản hóa vấn đề bằng cách gải thiết rằng trong từng mùa nhất định như mùa đông, mùa hè thì độ ổn định của khí quyển không thay đổi, ngoài các cấp vận tốc gió có thể đc thay thế = trị số VgióTB () theo 1 hướng nào đó Cùng với tần suất xuất hiện của gió là theo hướng đó Ngoài ra còn có tần suất lặng gió nghĩa là tần suất mà không có gió trong bất kỳ hướng nào -Hệ số TB ứng với tần suất và tần suất lặng... trường hợp trời không gió, Berlaind và Kurebin 1 ∂ ∂C ∂ ∂C ( Rkr ) + k z + M δ (r )δ ( z − H ) = 0 R ∂r ∂r ∂z ∂z Với các điều kiện biên sau đây: kz R2 + z2 → ∞ : C → 0 Khi z = 0: và khi Sự phân bố nồng độ ô nhiễm trên mặt nằm ngang và có - - ∂C =0 ∂r tính đối xứng qua tâm nguồn cho nên nghiệm có dạng: C ( R, z ) = R=0→ a( H 1+n + z1+ n ) + R M 2π k1(1+ n) (1+ n)/2 − z (1+n)/2 )2 + R a( H a= ∂C... = Pα 1− Plang ÷ *Công thức nồng độ TB theo tần suất gió -Nồng độ TB ngày đêm của chất ÔN trên mặt đất tại 1 vị trí tính toán nào đó do 1 nguồn thải i gây ra m Cxy(i) = Plang Clang (i) + ∑ kα Cα (i) α =1 Nồng độ tổng cộng trung bình tại điểm có toạ độ x, y do nguồn thải gây ra sẽ là : n m i=1 α =1 Cxy(tong ) = ∑ ( Plang Clang (i) + (1− Plang ) ∑ kα Cα (i) ) Trong các công thức trên: Cxy(i) - nồng... ra tại điểm tính toán khi lặng gió (u = 0) Cα(i) - Nồng độ tức thời do nguồn thải thứ i gây ra tại điểm tính toán khi có gió thổi theo hướng α ứng với vận tốc gió trung bình trên hướng đó và độ ổn định trung bình của khí quyển trong suốt khoảng thời gian tính toán trị số trung bình (ngày đêm, tháng hoặc năm) 13