Ứng dụng mô hình aermod giám sát chất lượng TSP đối với quá trình xây dựng đường cao tốc bến lức long thành

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MAI THỊ THANH NGA ỨNG DỤNG MƠ HÌNH AERMOD GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG TSP ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CAO TỐC BẾN LỨC – LONG THÀNH Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 60 85 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2018 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TSKH Bùi Tá Long Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Phùng Chí Sỹ Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Nguyễn Thị Bảy Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 31 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS TS BÙI XUÂN THÀNH TS VÕ NGUYỄN XUÂN QUẾ PGS TS PHÙNG CHÍ SỸ PGS TS NGUYỄN THỊ BẢY PGS TS NGUYỄN HỒNG NHẬT Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Mai Thị Thanh Nga MSHV: 1570915 Ngày, tháng, năm sinh: 18/07/1990 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 60 85 01 01 I TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng mơ hình AERMOD giám sát chất lượng TSP trình xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành “Applying AERMOD model to monitor TSP for Ben Luc – Long Thanh expressway construction” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu mơ hình AERMOD, sau ứng dụng mơ hình giám sát chất lượng TSP trình xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành có vị trí cơng trường đặt huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh Đồng thời khảo sát, đo đạc chất lượng TSP thực tế công trường để so sánh, kiểm định kết hiệu chỉnh mơ hình Từ đề xuất giải pháp quản lý kiểm sốt tình trạng nhiễm khơng khí cơng trường khu vực xung quanh II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2017 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2018 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TSKH Bùi Tá Long Tp HCM, ngày … tháng … năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa tạo điều kiện cho thực luận văn, tất Quý Thầy Cô trường nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức sở hữu ích suốt chương trình học Cao học giúp thực tốt luận văn Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Bùi Tá Long, người tận tình hướng dẫn, bảo tơi suốt q trình làm luận văn, giúp tơi hồn thiện thật tốt luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến nhóm nghiên cứu Envim Lab đặc biệt Nguyễn Châu Mỹ Duyên Nguyễn Thị Hồng Anh đồng hành hỗ trợ tơi suốt q trình tính tốn chạy mơ hình để thực luận văn Xin chân thành gởi lời cảm ơn đến đội ngũ cán nhân viên Công ty CP DV Tư vấn Môi trường Hải Âu anh chị Ban quản lý Dự án xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành hỗ trợ tạo điều kiện cho vào công trường để khảo sát, đo đạc lấy số liệu thực luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tơi, anh chị học lớp Cao học người bạn ủng hộ, động viên tạo điều kiện tốt cho suốt trình học làm luận văn Thời gian thực luận văn có hạn kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên luận văn cịn nhiều thiếu sót, tơi mong nhận góp ý từ Q Thầy Cơ anh chị học viên để luận văn hoàn thiện Tp.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 Học viên Mai Thị Thanh Nga TĨM TẮT Cơng nghiệp hóa, thị hố phát triển với quy mơ dân số thị ngày cao, tốc độ gia tăng phương tiện giao thông ngày lớn, gia tăng nhu cầu lại vận chuyển hàng hóa yêu cầu cần phải phát triển sở hạ tầng cách đồng tạo sức ép lớn môi trường nói chung mơi trường khơng khí nói riêng Công tác quan trắc giám sát, đánh giá dự báo chất lượng mơi trường khơng khí ln mối quan tâm đặc biệt khn khổ tốn bảo vệ mơi trường Q trình xây dựng chiếm tỉ lệ cao gây nhiễm bụi khí thải từ hoạt động đào, xúc, san ủi mặt bằng, sử dụng máy móc thiết bị cơng trường hoạt động vận chuyển nguyên vật liệu Để làm rõ vấn đề trên, học viên sử dụng mơ hình AERMOD để mơ phát tán nhiễm khơng khí, cụ thể ô nhiễm TSP từ công trường xây dựng, lấy công trường xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành đặt huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh làm ví dụ nghiên cứu Đề tài thực không thiết lập liệu đầu vào cho mơ hình AERMOD, chạy kết lập đồ phân bố nhiễm TSP mà cịn kết hợp đo đạc thực tế công trường xây dựng để kiểm chứng kết mơ hình Tiêu chuẩn đánh giá phù hợp kết mơ hình số NASH Quá trình quan trắc thực tế kiểm chứng thực vào 02 mùa (mùa nắng ngày 10/04/2017 mùa mưa ngày 08/08/2017) đặc trưng cho khí hậu khu vực Nam Bộ Sau hiệu chỉnh mơ hình, kết nồng độ TSP mơ hình đo đạc thực tế có số NASH tương đối cao, kết mơ từ mơ hình có độ tin cậy cao cơng cụ hỗ trợ hữu ích cho q trình đánh giá quản lý ô nhiễm Để đề xuất biện pháp quản lý giảm thiểu ô nhiễm TSP từ công trường xây dựng, tác giả sử dụng phương pháp vấn sâu chuyên gia nhằm tăng tính khả thi áp dụng thực tế Các biện pháp đề xuất yêu cầu bắt buộc che chắn khu vực thi công, phương tiện vận chuyển vật liệu xây dựng phải phủ kín, tưới nước mặt đất bánh xe vận chuyển, công nhân làm việc công trường phải trang bị đầy đủ bảo hộ lao động, có khoảng cách ly an tồn khu vực dân cư xung quanh 200m Từ khóa: Công trường xây dựng, ô nhiễm bụi, TSP, AERMOD ABSTRACT Industrialization and urbanization are developing with the increasing of urban population, speed of transportation, demand for traveling and the transportation of goods that need to be developed the infrastructure in a uniform manner That created great pressures for the environment in general and for the air quality in particular The monitoring, evaluation and forecasting of air quality are always a special concern in the context of environmental protection problem The construction process accounts for high rates of dust and gaseous emissions from excavation, ground leveling, the use of machinery on site and transportation of materials To clarify the problem, trainees used the AERMOD model to simulate the air emission pollution It means that TSP pollution from the construction site, the construction site of Ben Luc - Long Thanh expressway in Nha Be District, Ho Chi Minh City was taken to research The topic was not only to establish input data for the AERMOD model, to run the results and to map the distribution of TSP pollution but also to combine the actual measurements at the construction site to verify the results of the model Criteria for evaluating the results of the model is the NASH index The actual monitoring is carried out in 02 seasons (sunny season on 10/04/2017 and rainy season on 08/08/2017), which is characteristic of the climate of the South After modifying the model, the TSP concentration has a relatively high NASH index for both of the model and the actual measurement, simulated result from the model has highly reliable and will be useful support tools for assessment process and pollution management To propose measures to manage and reduce TSP pollution from the construction site, the author uses indepth interview methodology to increase feasibility when being applied actually Proposed measures include shielding the construction area, transportation of construction materials to be covered, watering the ground and transport wheels, workers on site must be fully equipped PPE and the safety distance o from the residential area at least 200m Key words: dust pollution, TSP, AERMOD, construction LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn sản phẩm nghiên cứu tôi, số liệu luận văn điều tra trung thực, xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Mai Thị Thanh Nga i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH IV DANH MỤC BẢNG BIỂU VI DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VII CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3.ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 5.PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI .7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 1.1.TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1.Giới thiệu sơ lƣợc khu vực nghiên cứu 1.1.2.Các hạng mục cơng trình xây dựng đƣợc thực khu vực nghiên cứu…………………… 10 1.1.3.Những vấn đề môi trƣờng phát sinh từ trình xây dựng đƣờng cao tốc………………… 12 1.1.4.Hiện trạng ô nhiễm TSP khu vực nghiên cứu 16 1.2.TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC .19 1.2.1.Tình hình nghiên cứu nƣớc .19 1.2.2.Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc .22 1.2.3.Một số kết luận đƣợc rút từ nghiên cứu 26 1.3.TỔNG QUAN VỀ CÁC QUY CHUẨN, QUY ĐỊNH ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM TSP 28 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1.CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ MƠ HÌNH AERMOD .29 ii 2.1.1.Cơ sở liệu AERMOD 30 2.1.2.Ngun lý mơ hình 31 2.1.3.AERMET 33 2.1.4.WRF……… 34 2.1.5.Cấu trúc chung mơ hình AERMOD có xét yếu tố địa hình .35 2.2.QUY TRÌNH THIẾT LẬP DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CHO MƠ HÌNH AERMOD 42 2.2.1.Dữ liệu địa hình 42 2.2.2.Dữ liệu khí tƣợng mơ hình khí tƣợng WRF 45 2.2.3.Dữ liệu nguồn thải 47 2.3.PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA VÀ QUAN TRẮC MẪU .53 2.3.1.Quy trình khảo sát thực địa .53 2.3.2.Nội dung phƣơng pháp quan trắc mẫu 54 2.3.3.Quy trình phân tích mẫu TSP 55 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 KẾT QUẢ MÔ HÌNH 58 3.1.1 Kết hiệu chỉnh mô hình .58 3.1.2 Kịch phát thải 59 3.1.2.1 Kết tính tốn mơ hình – 1h ngày 10/04/2017 .59 3.1.2.2 Kết tính tốn mơ hình – 24h ngày 10/04/2017 .60 3.1.3 Kịch phát thải 61 3.1.3.1 Kết tính tốn mơ hình – 1h ngày 08/08/2017 .61 3.1.3.2 Kết tính tốn mơ hình – 24h ngày 08/08/2017 .62 3.2 LẬP BẢN ĐỒ VÙNG Ô NHIỄM 63 3.2.1 Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP ngày 10/04/2017 .63 3.2.2 Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP 24 ngày 10/04/2017 (Kịch 1)…………… 66 3.2.3 Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP ngày 08/08/2017 (Kịch 2)………………… .68 iii 3.2.4 Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP 24 ngày 08/08/2017 (Kịch 2)…………… .70 3.3 SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG MƠ PHỎNG CỦA MƠ HÌNH 72 3.3.1 So sánh kết mô TSP cho hai mùa 72 3.3.2 Đánh giá khả mô mô hình .74 3.4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ GIẢM THIỂU Ô NHIỄM 76 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 80 1.KẾT LUẬN 80 2.KHUYẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 89 98 Bƣớc Tạo điểm tiếp nhận Receptor Trong Grids + Chọn Uniform Cartesian để tạo khung lƣới hình chữ nhật: thƣờng dùng + Chọn Uniform Polar tạo khung lƣới hình trịn: dùng Hình Phụ Lục Nhập thông số Receptor SW Coodinates: nhập tọa độ X, Y nhập lúc tạo Project No of Point: nhập số điểm Spacing: khoảng cách ngang dọc Sau nhập hiệu chỉnh sau lƣới bao phủ vừa kín lớp địa hình Bƣớc Nhập số liệu khí tƣợng vào Met Chèn file SFC PFL Nhập độ cao thiết bị đo so với mực nƣớc biển: 3m Hình Phụ Lục Kết chèn file khí tƣợng 99 Bƣớc Chọn Output Xác nhận thời gian chạy Hình Phụ Lục Xác nhận thời gian chọn Output Chọn Use Exponential Format for Output Results Supress file headers in Output Files Trong Output File Type: chọn thời gian chạy tùy theo mục đích + Nếu chạy AERMOD tháng: không chọn hết mục trừ Seasonhr, mxdybyyr + Nếu chạy năm chọn hết tất mục Hình Phụ Lục 10 Chọn thời gian chạy 100 Bƣớc Tạo Building Chèn shapefile khu dự án: Vào Import/Base Maps/Shapefile Hình Phụ Lục 11 Chèn shapefile khu dự án vào Bƣớc Chạy mơ hình Chọn Run/Run/Run AERMOD using Elevation Hill Heights Specified in my project/ chọn OK/Run Hình Phụ Lục 12 Quá trình chạy Aermod hoàn thành 101 PHỤ LỤC PHIẾU PHỎNG VẤN CHUYÊN GIA Đề tài Luận văn Thạc sĩ, Ngành Quản lý Môi trƣờng, Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Tên đề tài: Ứng dụng mơ hình AERMOD giám sát chất lượng TSP trình xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành Ngƣời hƣớng dẫn Khoa học: PGS TSKH Bùi Tá Long Ngƣời thực khóa luận: Mai Thị Thanh Nga Chuyên gia đƣợc vấn: Th.s Trần Thị Ngọc Bích – Ban Quản lý giám sát môi trƣờng Dự án Hình thức vấn: Thƣ viết tay Thƣa Bà, làm luận văn Thạc sĩ việc giám sát chất lƣợng TSP trình xây dựng, cụ thể công trƣờng xây dựng đƣờng cao tốc Bến Lức – Long Thành đặt huyện Nhà Bè, Tp HCM sử dụng mơ hình nhiễm khơng khí AERMOD để mơ Qua kết chạy mơ hình cho thấy vị trí bãi tập kết khu vực trạm trộn có nồng độ TSP cực đại, phạm vi khoảng 20 m2, vƣợt 14 – 23 lần so với QCVN 05:2013/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng khơng khí xung quanh Tuy nhiên vùng làm việc cơng nhân cơng trƣờng có nồng độ nhiễm thấp hơn, từ 300 – 700 μg/m3, vƣợt 1,67 – 2,33 lần so với QCVN Điều cho thấy, công trƣờng làm việc bị ô nhiễm TSP cần phải thực biện pháp quản lý giảm thiểu để không gây ảnh hƣởng đến sức khỏe cơng nhân Trong q trình thực nghiên cứu, kính mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến chuyên môn chuyên gia lĩnh vực quản lý xử lý tình trạng nhiễm này, qua câu hỏi sau đây: 102 Theo Bà, nguyên nhân gây ô nhiễm TSP công trƣờng xây dựng gì? Theo tơi, cơng trường xây dựng có nhiều nguồn gây nhiễm TSP Cụ thể cơng trường tơi quản lý nhiễm TSP phát sinh máy móc thi cơng nhiều, xe vận chuyển vào liên tục, liệu dùng cho xây dựng cát, đã, xi măng nguyên liệu dễ phát sinh bụi Trong nguồn này, ô nhiễm nhiều xe vận chuyển nguyên vật liệu vào công trường, bụi phát sinh phần nhỏ ống khói thải xe, cịn phần lớn nguyên vật liệu thùng xe không che chắn kỹ bụi xáo trộn mặt đường Những biện pháp đƣợc áp dụng để giảm thiểu ô nhiễm bụi dự án Bà quản lý? Tại Dự án tơi quản lý có nhiều biện pháp giảm thiểu nhiễm, biện pháp yêu cầu thực nghiêm ngặt bao gồm (1) hàng hóa phải phủ bạc che chắn, xe chở trọng tải, trước vào cơng trường qua trạm cân để kiểm soát, xe chở vượt trọng tải nguyên vật liệu thùng xe không đảm bảo việc che chắn làm phát sinh bụi nhiều (2) xe chở hàng hóa vào công trường phải chậm, hạn chế tốc độ 20 km/h đường vận chuyển khu vực cơng trường đường tạm, khơng trải nhựa hồn tồn dễ phát sinh bụi (3) phun nước mặt đường bánh xe trước vào công trường Theo Bà, biện pháp áp dụng có hiệu hay khơng? Theo tơi biện pháp áp dụng cơng trường có hiệu dễ dàng thực Định kỳ tháng Dự án đo kiểm tra chất lượng không khí, nồng độ TSP cơng trường có vượt nhẹ so với QCVN khơng khí xung quanh (QCVN 05:2013/BTNMT, nồng độ cho phép