Nghiên cứu hiệu chỉnh mối quan hệ giữa các mô hình tính toán và dự báo sự lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường không khí ở hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI KHOA HỌC T ự* NHIÊN • HỌC • ■ ỉ(c $Ý SHIÊN CỨU HIỆU CHỈNH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC MỒ HÌNH TÍNH TỐN v Á DựBÁO s ự LAN TRUN CHẤT NHIỄM TRONG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ Ở HẢ NƠI MÃ SỐ: QT-05- CHỦ T R Ì ĐỀ T À I : PGS TS v ũ QUYẾT THÁNG CÁC CÁN B ộ THAM GIA: THS PHẠM THỊ VIỆT ANH THS PHẠM VAN QUÂN CN PHẠM THỊ VIỆT MAI ĐA' HOC QL'OC GIA HÀ ('•ỊL TRUNG TÂK THONG TỊT ÌH ĩ V ỆN T>T / '■ ,M HÀ NỘI - 2006 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi BÁO CÁO TÓM TẮT a T ên đề tài: Nghiên cíai hiệu chỉnh mối quan hệ mơ hình tính tốn dự báo lan truyền chất nhiễm mơi trường khơng khí Hà Nôi Mã số: QT - 05 - ậ-ặ b C hủ trì đề tài: PGS.TS Vũ Quyết Thắng c C ác cán th am gia: ThS Phạm Thị Việt Anh ThS Phạm Văn Quân CN Phạm Thị Việt Mai d M ụ c tiêu nội du ng n gh iên cứu ♦ Mục tiêu: - Việc sử dụng mơ hình tốn học để đánh giá, dự báo lan truyền chất ô nhiễm môi trường khơng khí sử dụng phổ biến nước T hế giới nước ta Kết tính tốn nhìn chung cho thấy có phù hợp mơ hình, nhiên kết chưa hoàn toàn đồng mặt giá trị phạm vi phân bố Chẳng hạn, kết tính tốn theo mơ hình Berliand thường cho thấy phạm vi ô nhiễm gần nguồn hẹp hơn, kết tính tốn theo mơ hình Sutton cho vùng ô nhiễm kéo dài xa nguồn Các nghiên cứu trước cho thấy rằng, đối vởi nguồn điểm thấp nên sử dụng mơ hình Sutton, nguồn điểm cao nên sử dụng mơ hình Berliand Tuy nhiên, điều chưa kiểm chứng cách xác cụ thể Vì sử dụng số liệu tính tốn từ mơ hình để đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí dẫn đến điều bất cập chuỗi số liệu khơng có độ xác khác - Để khắc phục điều này, mục tiêu nghiên cứu đề tài tập trung vào việc xác định mối quan hệ mô hình nói ( mơ hình Berliand Sutton - hai mơ hình đại diện cho hai hướng nghiên cứu chủ yếu T hế giới đánh giá dự báo nhiễm khơng khí) làm sở cho việc đồng chuỗi số liệu đánh giá chất lượng mơi trường Các kết tính tốn mơ hình hồn tồn chuyển đổi cho để sử dụng phù hợp với mục đích cụ thể thơng qua cơng thức hiệu chỉnh Việc xác định cơng thức chuyển đổi góp phần tối ưu hố mơ hình để ứng dụng giải toán thực tế đạt hiệu cao tốn mặt kinh tế ♦ Nội dung nghiên cứu SUMMARY a Title: Study on and adjustment o f the relation between the models o f calculation and prediction o f air pollutant transportation in Hanoi b Code: QT - 05 c Coordinator: Associate Prof.Dr Vu Ọuyet Thang d Key implementor: MSc Pham Thi Viet Anh MSc Pham Van Quan BSc Pham Viet Mai e Objectives and content - Objectives The project aims at determining the ralation between Berliand and Sutton models This will be a scientific basic for homogenizing series o f data in assessment of environmental quality The results calculated from the above models can be exchanged each other for use according to concrete goals through coưective formulas This will contribute to optimize models in order to apply in solving the practical matters effectively and to reduce expense - Content s Assessing the suitability between Berliand and Sutton models by calculating concentration and frequency of the days in which concentration exceeds the permissible standards for waste eases created from the industrial sources ✓ Applying the Sutton and Berliand models for calculating the concentration o f air pollutants released from 22 industrial sources in Hanoi, corresponding to the various atmospheric layer classification state s Study on and establish the equations expressing the relation between the concentration calculated with above models in the form: y=ax + b or Cs=aCB + b, in which c s, CB is concentration o f air pollutants calculated with Sutton and Berliand models; a & b are coefficients o f the equation ✓ Based on the obtained results from the above models, the transformable coefficients corresponding to the various atmospheric states were brought out (for suspended dust, CO, C 02, S02) The general coefficients for these gases were also presented f Obtained results s Having assessed the suitability between Berliand and Sutton models s Having calculated the concentration o f suspended dust CO C 2, S released from 22 industrial sources in Hanoi, corresponding to the various atmospheric layer classification states s Having brought out the transformable coefficients and the equations for the relation between the concentration calculated with Sutton and Berliand models in the form: Cs=aCe + b Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi - Đánh gía mức độ phù hợp hai mơ hình Sutton Berliand thơng qua viêc tính tốn phân bơ nồng độ chất thải khí tần suất xuất nồng độ vượt tiêu chuấn cho phép ( tần suất vượt chuẩn) từ nguồn thải công nghiệp (trường hợp nghiên cứu Nhà máy Dệt 8/3, Hà Nội) - Sử dụng hai mơ hình Sutton Berliand tính tốn nồng độ chất ô nhiễm thải từ 22 nguồn thải công nghiệp nằm rải rác địa bàn Hà Nội, tương ứng với trạng thái phân tầng khác khí - Nghiên cứu, xây dựng phương trình biểu diễn mối quan nồng tính đươc theo hai mơ hình nói dạng: y= ax + b hay c s = a CB + b, c s CB nồng độ chất ô nhiễm tính theo mơ hình Sutton Berliand; a, b hệ số phương trình e C ác kết đạt - Đánh gía mức độ phù hợp cúa hai mơ hình Sutton Bcrliand - Tính tốn nồng độ chất nhiễm ( bụi, c o , S 2, C 2) thải từ 22 nguồn thải công nghiệp địa bàn Hà Nội , tương ứng với trạng thái phân tầng khác khí - Đưa hộ số chuyển hoá tương ứng với trạng thái phân tầng khác khí cho bụi, c o , C 2, S cơng thức chuyển đổi chung cho khí Trên sớ đó, xây dựng phương trình biẽu diền moi quan hệ nồng độ tính theo hai mơ hình Sutton Berliand dụng: c s = a CB + b, c s CB nồng độ chất nhiễm tính theo mơ hình Sutton Berliand Tình hình kinh phí củ a đề t i : 15 triệu KHOA QUẢN LÝ C H I TRI ĐỂ TÀI (Ký ghi rõ họ tên) C QUAN C H Ỉ TRÌ ĐỂ TÀI * * • SUMMARY a Title: Study on and adjustment o f the relation between the models o f calculation and prediction o f air pollutant transportation in Hanoi b Code: Q T - c Coordinator: Associate Prof.Dr Vu Quyet Thana d Key implementor: MSc Pham Thi Viet Anh MSc Pham Van Quan BSc Pham Viet Mai e Objectives and content - Objectives The project aims at determining the ralation between Berliand and Sutton models This will be a scientific basic for homogenizing series o f data in assessment of environmental quality The results calculated from the above models can be exchanged each other for use according to concrete goals through corrective formulas This will contribute to optimize models in order to apply in solving the practical matters effectively and to reduce expense - Content s Assessing the suitability between Berliand and Sutton models by calculating concentration and frequency of the days in which concentration exceeds the permissible standards for waste eases created from the industrial sources s Applying the Sutton and Berliand models for calculating the concentration o f air pollutants released from 22 industrial sources in Hanoi, corresponding to the various atmospheric layer classification state s Study on and establish the equations expressing the relation between the concentration calculated with above models in the form: y=ax + b or Cs=aCB + b, in which c s, Cb is concentration o f air pollutants calculated with Sutton and Berliand models; a & b are coefficients o f the equation s Based on the obtained results from the above models, the transformable coefficients corresponding to the various atmospheric states were brought out (for suspended dust, CO, C 02, S 02) The general coefficients for these gases were also presented f Obtained results s Having assessed the suitability between Berliand and Sutton models s Having calculated the concentration o f suspended dust CO CƠ2, S released from 22 industrial sources in Hanoi, corresponding to the various atmospheric layer classification states s Having brought out the transformable coefficients and the equations for the relation between the concentration calculated with Sutton and Berliand models in the form: Cs=aCB + b Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Mục lục Đạt vấn đ ề C hương Sự lan tru yền chất ô nh iễm tro n g m ôi trường k h ôn g k h í ° 1.1 Sự phân bỏ chất ò nhiễm vàphương trình vi phàn 1.2 Mò hình hố q trình lan truyền chất nhiễm mòi trường khơng khí ■ ° 1.2.ì M hình khuếch tán rối Berliand Trang 1.2.2 M hình lan truyền chất nhiễm mơi trường khơng khí Sutton 1.3 Ảnh hưởng yếu tố đến q trình lan truyền chất nhiễm khí 12 1.4 Các hướng nghiên cứu mơ hình hố đánh giá dự báo nhiễm mòi trường khơng khí 14 C huơng Đ ối tượng phương pháp ngh iên u 14 2.1 Đỏi tượng nghiên cứu J4 1.2 Phương pháp nghiên cứu 1.3 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu !.4 Các nguồn thải cơng nghiệp Hà Nòi Dhương Xây dựng phương trình hiệu chỉnh mối quan hệ mơ lình lan truyền chất nhiễm mỏi trường khơng khí Hà N ội 5.1 Đánh giá mức độ phù hợp mô hình 19 21 1.2 Xây dựng cơng thức chuyển hố hai mơ hình B erlian d ỉutton 21 '.2.1 V nghĩa viêc cấn thiết plìdi xủx dưng cơng thức chuyến hố 21 21 '.2.2 Phương pháp tính sỏ s ổ liệu 21 2.3 Qui trình tỉnh toán 22 'ài liệu tham khảo 30 'hụ lục 31 ĐẶT VẤN ĐỂ ■ Mơ hình hố môi trường xem công cụ hiệu quà quản lý môi trường Phương pháp sử dụng hiệu hoạt động kiểm tốn, quan trắc, đánh giá tác động mơi trường Đậc biệt điều kiện hệ thống monitoring nước ta chưa đủ mạnh việc sử dụng cơng cụ mơ hình hố tốn học đánh giá, dự báo chất lượng mơi trường nói chung vă mồi trường khơng khí nói riêng có hiệu cao mặt khoa học kinh tế Các mơ hình toán học sử dụng phổ biến đánh giá, dự báo lan truyền chất ô nhiễm mơi trường khơng khí Thế giới nước ta Berliand Gauss, Sutton ( dạng cải tiến Gauss) Kết tính tốn nhìn chung cho Ihấy có phù hợp mơ hình, nhiên kết chưa hoàn toàn đồng mặt giá trị phạm vi phân bố Chẳng hạn, kết tính tốn theo mơ hình Berliand thường cho thấy phạm vi ô nhiễm gần nguồn hẹp hơn, kết tính tốn theo mồ hình Sutton cho vùng nhiễm kéo dài xa nguồn Các nghiên cứu trước cho thấy rằng, nguồn điểm thấp nên sử dụng mơ hình Sutton, nguồn điểm cao nên sử dụng mơ hình Berliand Tuy nhiên, điều chưa kiểm chứng cách xác cụ thể Vì vậy, sử dụng số liệu tính tốn từ mơ hình để đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí dẫn đến điều bất cập chuỗi số liệu không đồng có độ xác khác Do vậy, mục tiêu nghiên cứu đề tài tập trung vào việc xây dựng phương pháp để tìm phương trình chuyển hố cho sơ' liệu tính tốn theo hai mơ hình ‘Jerliand Sutton- hai mơ hình đại diện cho hai hướng nghiên cứu chủ yếu Thế giới đánh giá dự báo ô nhiễm khơng khí sử dụng phổ biến - ý nghĩa thực tế việc làm cung cấp phương pháp đơn giản để hỗ trợ cho công tác quản lý môi tnrờng việc đồng số liệu cho xem xét đánh giá chất lượng mồi 'rường mộỉ cách xác hiệu Để giải vấn đề đặt ra, đề tài sử dụng hai mơ hình Sutton Berliand để tính tốn nồng độ khí thải khác thải từ 22 nhà máy xí nghiệp có lượng thải ".ương đối lớn nằm rải rác địa bàn thành phố Hà Nội Kết cuối đưa phương trình mơ tả mối quan hệ hai mơ hình tương ứng với loại khí thải Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi CHƯƠNG Sự LAN TRUYỀN CỦA CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 1.1 Sự phân bó chất nhiêm phương trình vi phán Khi mơ tả q trình khuếch tán chất nhiễm khơng khí mơ hình tốn học mức nhiễm khơng khí thường đặc trưng trị số trung bình nồng độ chất ô nhiễm phân bố theo không gian thời gian Dưới tác dụng cùa gió luồng khí , bụi lên từ miệng ống khói bị uốn cong theo chiều gió thổi Chất nhiễm bị khuếch tán rộng tạo thành vệt khói Kết khảo sát cho thấy chất khí thải bụi lơ lửng lan truyền chù yếu theo vệt khói phạm vi góc cung hẹp từ 10-20° Một số hạt bị nặng tách khỏi vệt khói rơi xuống mặt đất gần ống khói Nếu coi góc mở vệt khói khơng đổi theo khoảng cách diện tích vệt khói gây nhiễm tăng tỷ lệ với bình phương khoảng cách Vùng khơng khí sát đất thường bị lần chiều cao ống khói vị trí nhiễm nhiễm từ khoảng cách tới chân ống cực đại cách chân ống khỏi khói 4-20 khoảng 10-40lần chiều cao ống khói Trên mặt cắt ngang vệt khói nồng độ trục lớn xa, nồng độ giảm dần Khi trời lặng gió, luồng khí thải thẳng đứng lên gây nhiễm khơng khí chủ yếu phạm vi không gian xung quanh ống khói Trong trường hợp tổng qt trị số trung bình cuả nồng độ chất nhiễm khơng khí phân bố theo thời gian không gian chuyển, khuếch tán rối biến đổi hố học mơ tả từ phương trình xuất phái cùavận đầy đù sau [6,9]: « „ ÍC „ ÍC *• — + Vx.— + V y - r- + Vz.— = -°X— + + V ỉ— + a c - B C St Sx Sy Sz Sx Sy Sz ( 1) Trong đó: -C: Nồng độ trung bình chất nhiễm khơng khí -x,y,z: Ba thành phần toạ độ - Vx, Vy, Vz: Ba thành phần tốc độ gió V - Kx, Ky.Kz: Các thành phẩn cùa hệ số khuếch tán rối theo ba trục Ox.Oy Oz - a :Hệ số tính đến xàm nhập cùa chất ò nhiễm từ môi trường xung quanh - p : Hệ số tính đến biến đổi chất nhiễm thành chất khác tác dụng phản ứng hoá học Tuy nhiên phương trình (1) phức tạp chì hình thức mơ lan truyền chất ô nhiễm Trên thực tế để giải phương trình người ta phải tiến hành đơn giản hoá sở thừa nhận số điều kiện gần cách đưa già thiết phù hợp với điều kiện cụ thể Những giả thiết xuất phát từ lập luận sau đây: - Nếu nguồn thải phát liên tục có cơng suất khơng đổi (đối với nguồn điểm) nồng độ trung bình chất ô nhiễm xem trình dừng - Nếu hướng trục Ox theo chiều gió thổi Vy = 0, nên: O k -0 Sy - Thực nghiệm lí thuyết chứng tỏ khuếch tán chất nhiễm theo phương vng góc với hướng gió lớn nhiều lần cường độ khuếch tán theo hướng giò VI Sơ- hạng: S(KxSC) Ổx bỏ qua so với số hạng khác phương trình ( 1) - Giả thiết khơng có trình liên kết biến đổi chất nên a = /? = Việc xem a = p = thực thời tiết khơ 1.2 Mỏ hình hố q trình lan truyền chất ò nhiễm mói trường khơng 1.2.1 Mò hình khuếch tán rối Berliand Berliand tiến hành nghiên cứu khuếch tán chất ô nhiễm mô trường khơng khí theo phương pháp thuỷ động lực học thống kê Trên sở ơng th7\ ia òược cơng thức xác định nồng độ trung bình chất ô nhiễm điểm có toạ độ ( X, y )trên mặt phẳng gần mặt đất (z=l-2m ) nguồn điểm Xuất phát từ phương trình (1) 3erliand giả thiết trình khuếch tán rối dừng, trục Ox hướng theo chiều gió thổi có vận tốc trung bình Ư, bỏ qua xâm nhập biến đổi hoá học kết hợp với điểu kiện gần nêu Khi phương trình Berliand có dạng: Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Dựa vào phương trình (2) Berliand tiến hành thiết lập điều kiện ban đầu điều kiện biên để giải toán nguồn điểm phát thải liên tục có cơns suất M=const Bước 1: Thiết lập điều kiện ban đầu Berliand thiết lập điều kiện ban đầu dựa định luật bảo toàn vật chất Tại thời điểm: t=to ta có: X = 0, y = 0, z = H \i.C = U Ô {y).õ{z-H ) (3) Trong đó: - H: Độ cao hiệu dụng nguồn phát thải - U: Tốc độ gió trung bình (m/s) - M: Công suất nguồn thải (mg/s) - ỏ y , ổ(z - H ) : Là hàm tốn học đặc thù thoả mãn tính chất sau: & { x ) = \(p{ệ).ẹ{ệ-x)dệ b (3) Trong đó: với 00 => c —» z —>00 (4) Iv| —> 3C Điều kiện dựa chế vật lí sau: Nồng độ trung bình chất ỏ nhiễm phải giảm dần tiến dần tới xa nguồn phát thải ♦ĩ* Tại bề mặt trải (mặt đất, cối, thảm thực vật ): -Trường hợp 1: Nếu bề mặt trải có độ ẩm cao có chứa nước (mật sòng, ao, hồ ) khả hấp thụ chất nhiễm lớn: - = => c = (5) Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Bảng 3.3 Các hệ số phương trình chuyển hố khí a OB1 b R2 ữu Nghị 0.5654 -0.005 V àng 0.4857 àN ôỉ hai a OB7 b R2 0.9453 0.5932 -0.0055 -0.0004 0.99 0.4677 0.4529 0.0004 0.947 0.4588 0.0008 0.717 g N hát co, n=0,14&0,3 OB19 a OB13 b R2 a b R2 a 0.9581 0.5863 -0.0054 0.9551 0.5836 -0.0054 0.9566 0.5821 -0.0004 0.9824 0.4714 -0.0004 0.9845 0.4689 -0.0004 0.9854 0.4734 0.4631 -0.0023 0.9694 0.4655 -0.002 0.9649 0.4607 -0.0017 0.9646 0.4606 0.9472 0.4689 -0.0007 0.9696 0.4706 -0.0006 0.965 0.4662 -0.0005 0.9648 0.4661 -0.0022 0.99 0.6933 -0.0021 0.9914 0.7068 -0.0023 0.9902 0.6939 -0.0022 0.9914 0.7028 0.5885 -0.0033 0.9655 0.5209 -0.003 0.9651 0.5297 -0.0031 0.9652 0.5334 -0.0031 0.9654 0.5431 rhach Bàn 0.7399 -0.015 0.9255 0.7172 -0.0153 0.9321 0.7166 -0.0152 0.9289 0.7152 -0.0151 0.9301 0.7222 cx 0.5436 -0.0125 0.9687 0.519 -0.0127 0.9444 0.5187 -0.0128 0.9443 0.5265 -0.0112 0.9579 0.527 0.5278 0.9637 0.5537 0.9553 0.562 0.9547 0.5583 0.9575 0.5505 ầ 0.5871 -0.0091 0.9366 0.5944 -0.0085 0.9529 0.5897 -0.0088 0.948« 0.5785 -0.0087 0.9506 0.5874 lân g L ong 0.5867 -0.0029 0.9932 0.582 -0.0039 0.9948 0.5879 -0.0039 0.9948 0.5824 -0.0037 0.995 0.5848 0.9472 0.4199 0.977Í 0.4375 0.9383 0.4294 m áy cl 0.4248 e dup th ủ dô 0.6478 -0.0105 0.9764 _0 6582 -0.0011 0.9834 0.6619 -0.0111 0.981 0.6556 -0.0107 0.9826 0.6559 hâng L ang 0.6637 -0.0013 0.9915 0.6502 -0.0014 0.9903 0.6544 -0.0014 0.990« 0.6506 -0.0014 0.9914 0.6547 NAI y dưng Đ ỏng 0.5624 0.9801 0.5539 0.9847 0.5588 0.9821 0.5555 0.9839 0.5577 0.6683 0.9792 0.6452 0.9795 0.6547 0.9772 0.6504 09795 06547 Ig nghiỏp 0.5186 -0.0101 0.9792 0.5007 -0.0097 0.9693 0.5083 -0.01 0.971 0.504 -0.0098 0.9723 0.507? í)ng Xuân 0.6201 -0.0047 0.9811 0.6145 -0.01 0.9231 0.6402 -0.0059 0.9817 0.6437 -0.0058 09826 0.6296 ùm 0.5859 0.9698 0.S397 0.9631 0.5494 0.9631 0.5488 0.9648 0.556 'rà n g 0.4627 0.9655 4484 0.9586 0.4539 0.9581 0.4511 0 9605 0.454 ỉ Done 0.6464 -0.0023 0.981 0.6342 -0.0022 0.9894 0.5946 0.9702 0.5923 0.9745 6169 0.9125 -0.02 C.9865 0 ‘ 76 -0.0025 0.9906 0.9204 -0.0239 0.99 0.9151 -0.0232 0.9903 (10164 h Lấm 0.9857 0.4355 Bảng 34- Các hệ sơ phương trình chuyển hóa S 2, n=0,14&0,3 OB1 b OB7 hà máy a ừu Nghị 0.5654 -0.011 0.9453 àng 0.7244 -0.0011 0.9897 Nổi 0.5515 0.9701 hai 0.5254 -0.106 0.5979 » N hất R2 a OB13 b R2 a 0.593 -0.0122 0.9581 0.5863 0.6956 -0.0011 0.983 0.7021 0.511 0.9692 0.9292 0.522 -0.0959 -0.015 0.9717 0.53 0.5592 -0.058 0.9366 "hạch Ràn 0.1272 0.0032 ex 0.5629 O B19 T R1 n b R2 a -0.012 0.9551 0.5886 -0.0136 0.955 0.58338 -0.0011 09.848 0.6963 -0.0011 0.9854 0.7046 0.5219 0.9671 0.9604 0.9694 0.39615 0.9384 0.5211 -0.1 0.935 0.5192 0.0986 0.937 0.5218 ■0.0139 0.9704 0.5272 -0.014 0.9703 0.5408 -0.0143 0.9705 0.54888 0.571 ’0.0536 0.956 0.5668 -0.056 0.9488 0.5648 -0.0549 0.9506 0.56555 0.9254 0.127 0.0008 0.9498 0.1285 0.001 0.944 0.1272 0.0013 0.943 0.12758 -0.257 0.947 0.581 -0.26 0.9687 0.5821 -0.268 0.9596 0.5775 “0.2609 0.9639 0.5758 0.4669 -0.005 0.9302 0.556 -0.0091 0.9686 0.5694 -0.01 0.9675 0.5663 -0.0097 0.9627 0.53968 0.6369 0.5642 -0.038 0.9797 0.9784 0.9847 0.6585 0.5588 -0.069 0.9801 0.66 0.554 -0.0681 ang Long 0.9745 0.9812 0.6514 0.5555 -0.659 0.9711 0.9839 0.6516 0.5581 ĩl 0.5186 -0.056 0.9792 0.501 -0.0538 0.9693 0.5083 -0.056 0.971 0.504 -0.0542 0.9723 0.5079 0.6201 -0.03 0.9811 0.615 -0.0633 0.9231 0.6402 -0.038 0.9817 0.6347 -0.0369 0.9826 0.62738 0.6764 -0.0027 0.9782 0.6174 -0.0024 0.9757 0.6315 -0.0026 0.9755 0.6301 -0.0025 0.9766 0.6388 0.627 -0.005 0.9803 0.578 -0.0046 0.9747 0.5901 “0.005 0.9755 0.588 -0.0047 0.9765 0.59575 Jỏỉ 0.4076 -0.026 0.9705 0.483 -0.0246 0.9733 0.4905 -0.026 0.9737 0.4862 -0.0249 0.9752 0.48938 i dưng Đỏng Anh 0.5945 0.981 0.591 0.9756 0.595 0.9712 0.5923 0.9745 0.59315 0.9525 0.5387 -0.021 0.944 0.5349 -0.0201 0.9461 0.53225 d ạp (hủ dò ìâ n g Lohg III lừíi CỔII Đuỏng b RHRhlép 0.5132 -0.015 0.9238 0.542 -0.0218 ng Xuân 0.695 0.0005 0.93 0.783 -0.0007 0.9863 0.6977 -5E-04 0.929 0.4138 0.0006 0.9707 0.64738 im 0.6381 -0.021 0.9583 0.556 -0.0168 09533 0.5644 -0.017 0.9527 0.5704 -0.0173 0.9554 0.58218 r àng 0.8009 -0.13 0.9491 0.679 -0.1144 9541 0.6922 -0.115 0.9542 0.6998 -0.1161 0.954 0.71798 0.5872 0.9853 C.631 0.9828 0.6247 0.978 0.65 0.9785 0.6231 Đ ỏng 0.582 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi B À I B Á O K H O A H Ọ C V À K H Ó A L U Ậ N T Ố T N G H IỆ P T R O N G K H U Ô N K H Ổ Đ Ể T À I Q T -05-44 BUỚC ĐẦU NGHIÊN cứu HIỆU CHỈNH MỘI QUAN HỆ GIỬA CÁC MƠ HỈNH TÍNH TỐN VÀ Dự BÁO LAN TRUYỀN CHẤT Ơ NHIỄM TRONG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ HÀ NỊI Vũ Quyết Thắng, Phạm Thị Việt Anh, Phạm Việt Mai Khoa Mòi trường Truờng Đại học Khoa học Tự nhién T óm tát Các mơ hình tốn học sử dụng phổ biến đánh giá, dự báo lan uyển chất nhiễm mơi trường khơng khí Thế giới nước ta Berliand, iauss, Sutton ( dạng cải tiến Gauss) Kết tính tốn nhìn chung cho thấy có hù hợp mơ hình, nhiên kếl chưa hoàn toàn đồng mặt giá trị ũng phạm vi phân bố Vì vậy, sử dụng số liệu tính tốn từ mò hình để đánh iá chất lượng mơi trường khơng khí dẫn đến điều bất cập chuỗi số liệu không ồng có độ xác khác Bài báo đề cập tới việc xây dụng phương pháp ể tìm phương trình chuyển hố cho số liệu tính tốn theo hai mơ hình Berliand Sutton- hai mơ hình đại diện cho hai hướng nghiên cứu chủ yếu trẽn Thế giới đánh iá dự báo nhiễm khơng khí sử dụng phổ biến - ý nghĩa thực tế việc im cung cấp phương pháp đơn giản để hỗ trợ cho công tác quản lý môi trường ong việc đồng số liệu cho xem xét đánh giá chất lượng mơi trường ích xác hiệu litia l stu d y o n a n d a d ju stm e n t o f the rela tio n betw een the m odels o f calculation nd p re d ic tio n o f a ir p o llu ta n t tra n sp o rta tio n in H anoi Abstract The article presents the methodology of determining the relation between Berliand id Sutton models This will be a scientific basic for homogenizing series o f data in isessment o f environmental quality The results calculated from the above models can Ĩ exchanged each other for use according to concrete goals through corrective formulas, his will contribute to optimize models in order to apply in solving the practical matters 'fectively and to reduce expense I Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đ ặt vấn đề Các mơ hình tốn học sử dụng phổ biến đánh giá, dự báo lan uyền chất ô nhiễm mơi trường khơng khí Thế giới nước ta Berliand ỉauss, Sutton ( dạng cai tiên cùa Gauss) Kêt tính tốn nhìn chung cho thấy có hù hợp mơ hình, nhiên kết chưa hoàn toàn đồng mãt iá trị phạm vi phân bố Chẳng hạn kết tính tốn theo mơ hình Berliand ìường cho thấy phạm vi ô nhiễm gần nguồn hẹp kết tính tốn ìeo mơ hình Sutton cho vùng nhiễm kéo dài xa nguồn Các nghiên cứu trước ây cho thấy rằng, nguồn điểm thấp nên sử dụng mơ hình Sutton, guổn điểm cao nên sử dụng mỏ hình Berliand Tuy nhiên, điều hưa kiểm chứng cách xác cụ thể Vì vậy, sử dụng số liệu tính )án từ mơ hình để đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí dẫn đến điều ất cập chuỗi số liệu không đồng có độ xác khác Do vậy, báo đề cập tới việc xây dựng phương pháp để tìm phương trình huyển hố cho số liệu tính tốn theo hai mơ hình Berliand Sutton- hai mơ hình ại diện cho hai hướng nghiên cứu chù yếu Thế giới đánh giá dự báo nhiễm hơng khí sử dụng phổ biến - ý nghĩa thực tế việc làm cung cấp lột phương pháp đơn giản để hỗ trợ cho công tác quản lý môi trường việc đồng ác số liệu cho xem xét đánh giá chất lượng mơi trường cách xác iệu Đỏi tượng ph ơng p h áp n gh iên cứu • Đới tượng nghiên cứu Đề tài lựa chọn thành phô' Hà Nội để tiến hành thử nghiệm khu vực tập ■ung đơng dân cư khu công nghiệp lớn Đối tượng nghiên cứu chủ yếu tập irưng nhà máy sở sản xuất nằm rải rác địa bàn thành phố nhằm đảm bảo nh đại diện mẫu Nguồn nhiên liệu chủ yếu sử dụng nhà máy than dầu nên thành phần khí thải giống Bốn chất thải chủ yếu đưa vào nh toán Bụi lơ lửng, c o , C 2, S Một lý quan trọng khác để lựa chọn Hà Nội I khu vưc nơhiên cứu khu vực co đicu kiẹn hạu kha đạc Ưnơ ổn định mơt u tơ đảm bao cho chinh Xâc cuâ ket qua Cac thong so rợne lấy liên tuc năm nãm gần nhãm nâng cao tinh thong ke cua cac ket đưa • Phuơng pháp nghiên cứu f n g dụng mo hình tinh toan phân bô nông độ chất ô nhiễm từ nguồn thải cơn° nghiệp theo mơ hình Berliand Sutton: Sử dụng phẩn mềm Trung tâm quan trắc mơ hình hoa mơi trường, Khoa Mơi trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên xây dựng / Sử dụng phuơng pháp tính tán suât vượt chuấn [ ]: để so sánh mức độ ô nhiễm hai mô hình { Sư dụng phản m6m Excel đê vẽ thị xây dựng hệ sơ chuyển hố hai mơ hình, ỉ K ết n gh iên cứu th ả o luận 3.1 Đ ánh giá m ức độ p h ù hợp mơ hình Để so sánh mức độ phù hợp mô hình mơ hình Sutton Berliand ( đại diện :ho hai hướng nghiên cứu nói trên) lựa chọn để tính tốn mức độ lan truyền chất ihiễm từ nguồn thải công nghiệp, qua việc sử dụng thòng số' nguồn thải để tính ốn ( số liệu chọn để tính tốn nhà máy 8/3 Hà Nội ) Kết tính tốn thể liện theo hai dạng: tính nồng độ tính tần suất vượt chuẩn [1,2 ] Kết đánh giá mức độ phù hợp mơ hình Berliand Sutton nhìn chung cho hấy có phù hợp mơ hình, nhiên kết chưa hồn tồn ề mặt giá trị, đặc biệt phạm vi ảnh hưởng Kết tính tốn theo mơ hình Berliand cho [lấy phạm vi ô nhiễm gần nguồn hẹp hơn, kết tính tốn theo mơ ình Sutton cho vùng ỏ nhiễm kéo dài xa nguồn Các nghiên cứu trước ũng cho thấy rằng, mỏ hình Sutton thích hợp nguồn điểm cao, mơ hình lerliand cho kết qủa phù hợp nguồn điểm thấp Tuy nhiên iều chưa kiểm chứng cách xác cụ thể Vì sử dụng Dliệu tính tốn từ mơ hình để đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí dẫn đến hững điều bất cập chuỗi sơ' liệu khơng đồng có độ xác khác Vấn đề trẽn khắc phục thông qua việc xác định mối quan hệ mơ inh nói (mơ hình Berliand Sutton), làm sở cho việc đồng chuỗi số liệu ong đánh giá chất lượng môi trường Các kết tính tốn mơ hlnh hồn tồn j thể chuyển đổi cho để sử dụng phù hợp với mục đích cụ thể thơng qua thức chuyển đổi Việc xác định công thức hiệu chỉnh góp phần tối ưu hố ic mơ hình để ứng dung giải CỊuyêt toan thuc tê đạt hiẹu qua cao va Ít ton Kcm ve ặt kinh tế 3.2.Xáy dựng cơng thứ c chuyển hố hai mó hình Berliand Sutton Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Mối quan hệ nồng độ chất tính theo mơ hình Sutton (Cs) mơ hình Berliand (Cb) mơ tả theo phương trình tuyến tính bậc sau: y=ax+b ( 1) Hay Cs = a.CB+b (2) Trong a, b hệ sơ' phương trình (2) Như vậy, nêu xác đinh a b phương trình trên, hồn tồn có thê chun đơi nơng độ chât nhiêm tính theo mơ hình Berliand sanơ mơ hình Sutton ngược lại Qui trình xác định hệ sô' a b sau: Bước 1: Tinh toún nồng độ cùa bụi thái phát sinh hoại động sản xuất nguồn thái công nghiệp theo hai mơ hình Berliand Sutton l ỉ Ị Việc tính tốn áp dụng cho bốn loại khí thải bụi lơ lửng, CO, c o , S02 Nguồn số liệu sử dụng cho đầu vào hai mơ hình 22 nhà máy sở sản xuất nầm địa bàn thành phô Hà Nội Đê đảm bảo tính đại diện mẫu nhà máy chọn nằm rải rác nhiều địa bàn thành phố Các số liệu đầu vào đưa vào phán mềm tính tốn thu đầu hai mơ hình nồng độ chất khí thải c o C02, S bụi Bước 2: V ẽ đồ thị mô tả mối quan hệ nồng độ chất lính lừ hai mỏ hình Berliand Sutton Dựa giá trị nồng độ chất tính từ mơ hình Berliand (CB) Sutton (Cs) theo obs năm cho nhà máy, sử dụng chức vẽ đổ thị cùa phần mềm Excel để mô tả mối quan hệ chúng, mối quan hệ thể dạng phương trình tuyến tính bậc Bước 3: Xây ciiơìg phươìig trình chuyển hố cho khí ĩhdi Làm tươne tự với Obs lại năm thu phương trình tuyến tính bậc Lấy trung bình hệ sơ' theo Obs năm chất có phương trình mơ tả mơi quan hộ vê nơng độ tinh theo hai mơ hình Berliand Sutton cho nhà máy Sau tính tốn vẽ đổ thị cho 22 nhà máy trẽn địa bàn thành phố năm ta lấy trunơ bình c c sô củ a nhà m áy thu đươc kêt qua CUOI cu n g la phương trình mơ tà mối quan hệ c„ tầng khí cs cùa khí thả, tuong ứng với truông hợp phân Đối với bụi hệ số chuyển đổi a b tương ứng với trạng thái tầng kết nhiệt ổn định bất Ổn định có giá trị xấp xỉ có thê xây dựng cơng thức chuyen đoi chung cho hai trường hợp băng cách lấy trung bình hệ sỏ tươnơ ứn° Khi phương trình chuyển hố chung bụi trường hợp khí ổn định bất ổn định mô tả sau: Csbui = 0.549 C^I -0.027 ( 3) R2 =0.9655 Trường hợp cân phiếm định ta có phương trình chuyển đổi sau: CSbui =1 581 CBbui - 0.017 (4 ) R2 = 0.969 Tuơng tự vậy, khí thải c o , C 2, S 2, hệ số chuyển đổi a, b chênh lệch không nhiều trường hợp phân tầng khí quyển, xây dựng côngthức chuyển đổi chung cho khí thải Các cơng thức xác định cách lấy trung bình hệ số chuyển hố khí nói Trên sở đó, ta có phuơng trình tương ứng biểu diễn mối quan hệ nồng độ chất thải tính theo mơ hình Berliand Sutton bảng Bàng Các phương trình biểu diễn mỏi quan hệ giá trị nồng độ khí íhà' tính từ mơ hình Sutton Berliand n Khí quyến bất ổn định Phương trình chuyển hoá R2 Cs = 0.632Cb - 0.0177 (5 ) 0.9696 c s = 0.4976 CB-0.009 ( ) 0.9686 c s =1.5993 CB-0.00633 ( 7) 0.9686 n=0,14& 0,3 Khí ổn định n=0,2& 0,4 Cân phiếm định n=0,17& 0,25 i Các phương trình 5,6,7 sử dụng chung cho loại khí -thải với trường ợp trạng thái khí bất ổn định, ổn định cãn phiếm định Công thức hông dùng bụi lơ lửng bụi trường hợp riêng Kết luận Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi / K ết luận Nhìn chung có phù hợp hai mơ hình Berliand Sutton song kết q tính chưa hồn toàn mật giá trị phạm vi ảnh hường Giá trị nổn° độ chất tính theo mơ hình Berliand thường lớn chút so với mơ hình Sutton Đãc biệt phạm vi ảnh hường chất nhiễm có khác biệt tương đối mò hình Kết tính tốn theo mơ hình Berliand thường cho tháy phạm vi nhiễm gần nguồn hẹp hom, kết tính tốn theo mơ hình Sutton cho thấy vùng ô nhiễm kéo dài xa nguồn Vì sử dung số liệu tính tốn từ mơ hình để đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí dẫn đến điểu bất cập chuỗi sơ liệu khơng có độ xác khác Để giải vấn nêu tác giả khắc phục thông qua việc xác định mối quan hộ mơ hình Berliand Sutton làm sở cho việc chuỗi sò' liệu đánh giá chất lượng môi trường Các tác giả xây dựng các phương trình chuyển đổi dạng y= ax +b hay CSulton = a.CBfr|iand +b tương ứng với trạng thái phân tầng khác khí cho bụi lơ lửng, c o , C 2, S công thức chuyển đổi chung cho khí / Khả áp clụng Bài báo dừng lại việc kiểm định tính tốn cho nhà máy iĩ' ' cùa Hà Nội tương lai áp dụng phương pháp xây dựng phương trim chuyển hoá cho khu vực khác Hiện nhu cầu sử dụng phần mém tính ốn ngày tăng, dựa phương pháp luận đề cập để tài, tiến đến việc xây dựng phần mềm tự động chuvển hố cho mơ hình khác Chính việc ứng dụng phương pháp có khả mở rộng phát triển tương !ai không với thành phố Hà Nội mà phạm vi quốc gia TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm T hị Việt Anh Đánh giá khả lan truyền chất ỏ nhiễm khơng khí từ nguồn thải cơng nghiệp phục vụ qui hoạch khu cơng nghiệp phía Bắc Việ ì lam Luận án thạc sỹ khoa học mơi trường, Hà Nội - 1996 Hồn0 X n Cơ, P h m T hị Việt Anh Áp dụng phương pháp tần suất vượt chuấn để xác định mức nhiễm khơng khí nguồn cóng nghiệp gây Tạp chí khoa học tự nhiên, t.xv, nO 4/1999 Đại học Quốc gia Hà Nội ISSN 0866-8612 Phạm Ngọc Hổ nnk Nghiên cứu xác định tham sỏ khuếch tán rối mơ hình tính tốn phát tán lan truyền chất nhiễm khơng khí từ nguồn thải cơng nghiệp điều kiện nhiệt đới gió mùa Việt nam Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ môi trường 152/98/HD-MTg 12/1998 Phạm Ngọc Hổ nnk Đánh giá đặc trưng thống kẻ chất lượng môi trườne khong khí dựa dãy sơ' liệu thu từ số trạm quan trắc Hà Nội Hội thảo trì nâng cao chất lượng khơng khí Việt Nam Hà Nội, tháng 3-2004 Ercoftact Series Diffusion and trasport of pollutants in asmospheric Mesoscale flow fields Kluwer Academic Pulicshers 1995 Pasquil F Atmospheric diffusion The dispersion of Windbom material from industrial and other source London 1973 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUỒNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN KHOA MỒI TRƯỜNG * N g u y ễ n Thị Thu Hà ÚNG DỤNG MƠ HÌNH LAN TRUYỂN c h ấ t Ơ n h i ễ m TRONG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ KHU vực QUẬN CẦU GIÃY- THÀNH PHỐ HÀ NỘI K H Ó A L U Ậ N T Ố T N G H IỆ P HỆ ĐẠI HỌC C H ÍN H QUY N g àn h : Môi Trường Cán hướng dẫn : T hS P hạm T hị Vỉệt Anh Hà N ội 6-2005 SCIENTIFIC PROJECT BRANCH: ENVIRONMENT SCIENCES pro ject CATEGORY: NATIONAL LEVEL 1• Title: Study on and adjustment o f the relation between the models o f calculation and prediction o f air pollutant transportation in Hanoi Code : Q T - 05 M anaging Institution: Vietnam National University Implementing Institution: Hanoi, University of Science Collaborating Institutions Coordinator: Associate Prof.Dr Vu Quyet Thanơ Key implementors: MSc Pham Thi Viet Anh MSc Pham Van Quan BSc Pham Viet Mai Duration: year Budget: 15.000.000 VND 10 Main results: • Results in science and technology s Having assessed the suitability between Berliand and Sutton models by calculating concentration and frequency of the days in which concentration ecceeds the permissible standards for waste gases created from the industrial sources s Having calculated the concentration of suspended dust, CO, CƠ2, SO2 released from 22 industrial sources in Hanoi corresponding to the various atmospheric layer classification states, based on application of the Sutton and Berliand models s Having brough out the transformable coefficients and the equations for the relation between the concentration calculated with Sutton and Berliand models in the form: Cs=aCB + b • Results in practical application s The ralationship between Berliand and Sutton models has been determined This will be a scientific basic for homogenizing series of data in assessment of environmental quality The results calcualted from the above models can be exchanged each other for use according to concrete goals through corrective formulars This will contribute to optimize models in order to apply in solving the pratical matters effectively and to reduce expense s The research results from the project can be widely used in the various fields such as assessment o f sir environmental quality, environmental monitoring and environment management in Hanoi Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi • Results in training ự Applying the model o f air pollutant transportation for the assessment of air environmental status in Cau Giay Distric - Hanoi City o f BSc Neuyen Thi Thu Ha (2005) • P u blications One scientific article has been sent to the Natural Scientific Journal, Vietnam National, H a n o i 11 Evaluation grade: PHIẾU ĐĂNG KÝ KẾT QUÀ NGHIÊN cứu KH-CN Tên đề tài : Nghiên cíai hiệu chỉnh mối quan hệ mơ hình lính tốn dự báo lan truyền chất ô nhiễm môi trường không khí Hà Nơi Mã số: QT - 05 -44Cơ quan chủ trì đè tài (hoặc dự án): Đại học quốc gia Hà Nội Địa chỉ: Tel: Cơ quan quản lý đề tài (hoặc dự án): Khoa Môi trường, trường Đại học khoa học Tự nhiên Địa chỉ: 334 Nguyễn trãi, Thanh Xuân , Hà Nội Tel: 8584995 Tổng kinh phí thực chi: 15.000.000đ Trong đó: - Từ ngân sách Nhà nước: - Kinh phí trường: - Vay tín dụng: - Vốn tự có: - Thu hồi: Thời gian nghiên cứu: Thời gian bắt đầu: 3/2005 Thời gian kết thúc: 3/2006 Tên cán phối hợp nghiên cứu: - ThS Phạm Thị Việt Anh - ThS Phạm Văn Quân - CN Pham Viẽt Mai Số đăng ký đề tài ^gày: _ Số chứng nhận đăng ký kết nghiên cứu: 15.000.000đ Bảo mật: a Phổ biến rộng rãi: b Phổ biến hạn chế: c Bảo mật: X _ Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Tóm tắt kết nghiên cứu: ♦ Sử dụng hai mơ hình Sutton Berliand ( đại diện cho hai hướng nghiên cứu tính tốn dự báo nhiẻm mơi trường khơng khí giới) để tính tốn nồng độ chất ô nhiễm thải từ 22 nguồn thải công nghiệp nằm rải rác địa bàn Hà Nội’, tương ứng với trạng thái phân tầng khác khí ♦ Nghiên cứu, xây dựng phương trình biểu diễn mối quan hệ nồng độ tính theo hai mơ hình nói dạng: y= ax + b hay Cs = a CB + b, cs CB nồng độ chất nhiễm tính theo mơ hình Sutton Berliand; a , b hệ số phương trình ♦ Dựa vào kết tính tốn từ hai mơ hình Berliand Sutton, tác giả đưa hệ số chuyển hoá tương ứng với trạng thái phân tầng khác khí quyển, cho Bụi, c o , C 2, S cơng thức chuyển đổi chung cho khí ♦ Đưa số kiến nghị hướng nghiên cứu đê hồn thiện phương trình nói Kiến nghị quy mơ đối tượng áp dụng nghiên cứu: Các kết đề tài áp dụng số lĩnh vực mơ hình hố mơi trường, quan trắc mơi trường , quản lý môi trường Qui mô áp dụng: Cho thành phố Hà Nội Chủ tịch Hội đông đánh giá thức Thủ trưởng quan chủ trì dề tài Chủ nhiệm đề tài Họ tên Vũ Quyết Thắng Học hàm Phó giáo sư, ỉ/K -rt Thủ trưởng quan quàn lý de tai ếv J\Í^Ẩu/ ILGIÁ m ữ ' ^ ĨHIiỖ < B A N K H j Í học vị Kí tên Đóng dấu Tiến sỹ % 4fX p&s r s / / / / ỵ t o :> DẠI /4 '2 \ 'íHòA V J1 - ì i M - f' :¥ ụ * ~ _ -ũí ... khơng khí ■ ° 1.2.ì M hình khuếch tán rối Berliand Trang 1.2.2 M hình lan truyền chất ô nhiễm môi trường không khí Sutton 1.3 Ảnh hưởng yếu tố đến trình lan truyền chất nhiễm. .. nguồn sau: s Sở tài nguyên môi trường nhà đất Hà Nội s Trung tâm kĩ thuật môi trường ô thị khu côngnghiệp (CEETIA) s Trung tâm Nghiên cứu quan trắc mơ hình hố mơitrường ( CEMM), Trường Đại học... lieu lieu mien mien phi phi BÁO CÁO TÓM TẮT a T ên đề tài: Nghiên cíai hiệu chỉnh mối quan hệ mơ hình tính tốn dự báo lan truyền chất nhiễm mơi trường khơng khí Hà Nôi Mã số: QT - 05 - ậ-ặ b C