Quy hoạch môi trường - Bài 9: Các phương pháp quy hoạch môi trường pot

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊNCHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CAO HỌC Quy hoạch môi trường Bài 9: Các phương pháp quy hoạch môi trường Cán bộ giảng dạy : PGS.TS.. Các phương pháp quy hoạch mơi trư

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CAO HỌC

Quy hoạch môi trường (Bài 9: Các phương pháp quy hoạch môi

trường)

Cán bộ giảng dạy : PGS.TS Phùng Chí Sỹ

Các phương pháp quy hoạch mơi trường

- Thống kê và xử lý số liệu

- Phương pháp lập bảng liệt kê (Checklist)

- Phương pháp ma trận (Matrix)

- Phương pháp mạng lưới (Network)

- Đánh giá nhanh (Rapid Assessment)

- Mô hình hoá (Environmental Modelling)

- Phương pháp chuyên gia (Delphi)

- Phương pháp phân tích lợi ích chi phí (Cost Benefit

Analysis)

- Phương pháp chồng ghép bản đồ (Overmapping) (GIS)

Mô hình hoá môi trường (Environmental Modelling)

Mô hình hoá môi trường

Mô hình : mô phỏng các đối tượng thực

tế trên cơ sở một số giả thiết

Có ba loại mô hình:

- Mô hình thống kê

- Mô hình vật lý

Mô hình hoá môi trường (tt)

- Mô hình thống kê: Dựa vào chuỗi số liệu quan trắc trong quá khứ để dự báo cho

Mô hình hoá môi trường (tt)

Các loại mô hình toán học:

- Mô hình dự báo dân số

- Dự báo sinh tưởng của quần thể sinh vật, động vật

- Dự báo chất lượng không khí, chất lượng nước

- Dự báo thủy văn

- Mô tả quá trình sảy ra trong một thùng phản ứng hóa học, sinh học

Mô hình số mũ

Mô hình số mũ

t

r o

r : tốc độ tăng dân số,

t : thời gian

Mô hình số mũ

t t

f o

Mô hình số mũ

Mô hình tăng dân số (tt)

r = f(t)

Semi-log

log-log

Xlogr

10 100 1000

10 100 1000

Mô hình Logarith

K -Khả năng chịu tải, r -tốc độ sinh trưởng

Mô hình Logarith

Mô hình chất lượng không khí

• Mô hình điểm (point source)

• Mô hình đường (line source)

• Mô hình vùng (area source)

MÔ HÌNH ĐIỂM

, ) ,

(

) ,

, ,

C x y z H  

) ] ) (

) 5 0 [(

exp )])

) (

5 0 [exp(

) ( 5 0 exp(

(

2 2

)

y z

y H

Q : tải lượng ô nhiễm (g/s)

u : tốc độ gió tại đỉnh ống khói (m/s) – đo ở độ cao 10m

H : chiều cao hữu hạn cuả ống khói (m)

: độ phát tán theo chiều ngang (m)

Chiều cao hữu dụng của ống khói : H = h + h

z



MÔ HÌNH ĐIỂM (tt)

Giả thiết:

- Phát tán theo định luật Gauss

- u # 0

- Không có phản ứng hóa học xảy ra

- Phát tán trong không gian rộng và phẳng

MÔ HÌNH ĐIỂM (tt)

) ] ) (

) 5 0 [(

exp )])

) ( 5 0 [exp(

) ( 5 0 exp(

(

2 2

)

y z

y H

Nồng độ các chất ô nhiễm tại mặt đất : Khi z = 0

* Nồng độ các chất ô nhiễm tại mặt đất theo chiều gió :

z=0, y=0

H Q

Δh: độ nâng bổng của ống khói (m)

thức Hollands

] ).

( 10 68 2 5 1 [

D T

T T

p u

D W h

Độ bền vững khí quyển (tt)

Xác định độ bền vững khí quyển

1 Gradient nhiệt độ theo chiều cao:

+ Nếu tốc độ giảm nhiệt độ theo chiều cao: 0.98 oC/100m ==> loại D

+ Nếu tốc độ giảm nhiệt độ theo chiều cao

> 0.98 oC/100m==> loại A,B,C

Độ bền vững khí quyển (tt)

2 Trời ít mây, trong xanh, gió nhẹ : loại A,B,C

3 Trời nhiều mây, gió mạnh : loại E,F

4 Ban ngày : bức xạ mặt trời, tốc độ gió

5 Ban đêm: độ che phủ mây, tốc độ gió

Biết độ bền vững khí quyển ->

z

 ,

Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng

• Tính toán phát tán ô nhiễm không khí từ một vùng

được thực hiện dựa trên mô hình phát tán ô nhiễm ISC3 của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (U.S EPA - U.S

Environmental Protection Agency, 1985)

• Mô hình ISCLT (Industrial Sources Complex - Long

Term) và Exinter (phiên bản phát hành trong năm 1995

- 1996) do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) kết

hợp với EcoChem Technology xây dựng và đã được

cho phép sử dụng với mục đích đánh giá phạm vi, mức

Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)

(1) Nguyên lý mô hình

Mô hình phát tán được xây dựng dựa trên quan điểm của Gauss với việc kết hợp với các điều kiện như thời gian bán phân hủy của từng loại hóa chất riêng trong tự nhiên (được tham khảo tại cơ sở dữ liệu AP42 có trong đĩa CD đi kèm - EPA), số liệu địa hình, khí tượng đặc trưng cho từng vùng Cơ sở toán học của việc mô tả lan truyền chất bẩn trong khí quyển là nghiệm riêng của phương trình vi phân đối với nguồn tức thời :

Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)

2

2 2

2 2

2

z

c K

y

c K

x

c K

t

c

z y

Kx, Ky, Kz là các hệ số rối theo ba phương x, y, z với

y, z là hệ số phát tán ngang và đứng, phụ thuộc vào

Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)

(2) Các thông số kỹ thuật chính của phần mềm

Loại nguồn ô nhiễm : điểm thải, khu vực, đường giao thông, các bãi vật liệu.

Số nguồn ô nhiễm : tối đa 300 nguồn thải (hoạt động liên

tục).

Phạm vi khảo sát : lưới đo 1.200 điểm.

Tính toán được nồng độ trung bình trong 1 giờ, 8 giờ, 24 giờ, mùa, giai đoạn định trước.

Phạm vi thời gian khảo sát : 24 giờ/ngày; 365 ngày/năm.

Áp dụng cho các điều kiện địa hình: đồng bằng, trung du, núi, thung lũng.

Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)

1) Thông tin đầu vào :

Vị trí các nguồn ô nhiễm theo hệ toạ độ địa lý thực (UTM, Zone 49).

48-Thời gian đo (theo ngày, tháng, mùa, giai đoạn trong năm).

Các thông số đặc trưng về các dạng nguồn ô nhiễm (độ cao, diện tích, hướng )

Tải lượng ô nhiễm theo từng chất ô nhiễm và đặc trưng chất ô

Mô hình phát tán ô nhiễm từ một vùng (tt)

2) Thông tin đầu ra

Dữ liệu về nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian và vị trí trong lưới đo theo yêu cầu.

Mơ hình phát tán ơ nhiễm từ một vùng (tt)

Thông tin khí

tượng, địa

hình, hệ toạ độ

Thông tin về

CHẠY MÔ HÌNH

Số liệu quan trắc ô nhiễm

SO SÁNH HIỆU CHỈNH

KẾT QUẢ

MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ

MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ (tt)

V : thể tích của hồ

P : nước mưa

CP : nồng độ nước mưa

E : lượng bay hơi, CE nồng độ bay hơi

QT1, QT2 : lưu lượng thải, CT1, CT2 : nồng độ chất

thải

TT, CT : lượng nước thấm và nồng độ thấm

QV1, QV2, QV3 : lưu lượng nước đầu vào

CV1, CV2, CV3 : nồng độ nước đầu vào

MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC

dt

dV

= (QV1(t) + QV2(t) + QV3(t)) + (QT1(t)+ QT1(t)) + P(t) - QR1(t) - QR1(t) – E(t) - T(t)

Giả thiết:

P = 0

T = 0

E = 0

= (QV1(t) CV1(t) + QV2(t) CV2(t) + QV3(t) CV3(t)) + (QT1(t) CT1(t) +

QT1(t) CT2(t)) + P(t) CP(t) - QR1(t) CR1(t) - QR1(t) CR2(t) – E(t) CE(t) - T(t) CT(t)

MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG

NƯỚC HỒ (tt)

dt VdC

e C

= (QV1(t)CV1(t) + QV2(t) CV2(t) + QV3(t) CV3(t)) + (QT1(t) CT1(t)+ QT1(t) CT2(t))

- CR (QR1(t)- QR1(t))Nghiệm của phương trình trên như sau :

MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG

1 MÔ HÌNH WATER QUALITY 97

Mô hình WQ97 đã được sử dụng để tính toán cho toàn bộ hệ thống sông Sài Gòn, Đồng Nai, Nhà Bè, Thị Vải và mạng sông Duyên Hải

Để đánh giá khả năng tự làm sạch của

con sông, mô hình cũng cho ra hằng số

tự làm sạch dọc theo sông.

MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG (tt)

Việc xây dựng một mô hình toán học thường gồm một

- Chọn các phương pháp số thích hợp để giải bài toán

- Lập trình trên máy tính để thể hiện thuật giải

- Điều chỉnh mô hình dựa trên các số liệu đo đạc để lựa

Các phương trình cơ bản và thuật toán giải

Khi xét các bài toán chất lượng nước trên kênh sông người ta thường sử dụng mô hình một chiều và thành phần thuỷ lực

(trường vận tốc) được xem như đã biết

từ đo đạc hoặc nhờ mô hình thuỷ lực qua việc giải hệ phương trình Saint-Venant

một chiều sau đây :

Các phương trình cơ bản và thuật toán giải

 Z  Q

W  +  = q  t  x

 Q  Q 2  Z g / Q

 +  () + gA  +  = 0

 t  x A  x ARC2

Các phương trình cơ bản và thuật toán giải

Trong đó :

W - là chiều rộng mặt nước

A - diện tích tiết diện ngang

Z - mực nước so với một cao độ chuẩn

Q - lưu lượng qua mặt cắt ngang

Các phương trình cơ bản và thuật toán giải

 t  ø x  x 2 A A

Các phương trình cơ bản và thuật toán giải

Trong đó :

Bq, Dq là nồng độ BOD và DO trong dòng gia nhập

Ds là độ bão hoà oxy

K1 là hằng số biến đổi BOD

K2 là hằng số thấm khí

K3 là hằng số biến đổi BOD do lắng đọng

U là vận tốc trung bình của dòng chảy

E là hệ số tán xạ( dispersion coefficient)

Ds là hàm của nhiệt độ và được xác địng bằng công thức

Các phương trình cơ bản và thuật toán giải

Ds = 475 / ( 33.5 + T ) với T là nhiệt độ của dòng chảy

Các phương trình cơ bản và thuật toán giải

Wrigh and McDonnel đã đề nghị công thức sau cho K1 :

Mặc dù, K2 và K1 phụ thuộc vào nhiệt độ, tỷ số

ngập), (chảy

khi sign

Q

(1.c)

, (

(1.b)

, (

(1.a)

j i

ij

j i

ij

3 2

3 2

5 1

3 2 1

1 1

) Z (

Z H

bm

) Z (

Z d

n

R A

C P C

ko t d

o

d d

ij ij

/ ij ij i j

i j

i j

Jn

j ijio

i j

Jn

j ijio

i

Jn

j ijio

MÔ HÌNH HYDROGIS 2.0

-ζ là cao trình mực nước ô;

-Ω là diện tích ô;

-V là thể tích ô;

-Qij là lưu lượng trao đổi giữa ô i với ô j;

-A là diện tích ướt trên biên giữa ô i và ô j;

-g là gia tốc trọng trường;

-t là thời gian;

-qi là tổng lưu lượng trao đổi giữa ô i và các mặt cắt sông rạch liên hệ; -nij là hệ số Manning trên biên giữa ô i và j;

-Pi lượng mưa tại chổ;

-dij là khoảng cách giữa tâm ô i và j;

-Zd là ngưỡng tràn bờ từ ô j sang ô i;

-SI , Sj là độ mặn trong ô I và j.

XIN CÁM ƠN!