Luận văn Xây dựng mô hình quản lý môi trường khu công nghiêp Tân Bình bằng công cụ tin học

h -Ô nhiễm môi trường đất,nước ngầm,nước mặt và hệ thủy sinh kênh Tham Lương -Ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN-HTMT KCN TÂN BÌNH 13 1.5.10. Ảnh hưởng từ hoạt động cuả các cơ sở sản xuất Bảng 1.11 Các ảnh hưởng từ hoạt động ở các cơ sở sản xuất Lọai hình ô nhiễm /chất thải Nguồn gâyô nhiễm Chất thải rắn Nước thải Khí thải Các tác động đến môi trường Công nghiệp vải sợi,may mặc Bao gồm các nguyên liệu phế phẩm,bao bì,chất thải sinh họat… Có chứa phẩm nhuộm,chất họat động bề mặt,chất điện li,tinh bột,chất ô xi hóa,chất tẩy,…các chất hữu cơ,vi khuẩn Có chứa các khí axit như:NOX,SOX,tổng lượng Cacbon Hữu cơ (THC),hơi hóa chất ,…Bụi vải bông,tiếng ồn,độ rung do họat động của các máy móc -Ô nhiễm môi trường không khí khu vực dự án và xung quanh -Ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm,ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Công nghiệp da giày Bao gồm da thú,giả da phề thải,bao bì,…chất Có chứa chất các hợp chất hữu cơ,chất tẩy rửa,… Có chứa các khí axit như:NOX,SOX,(THC),sol khí, hơi hóa chất ,…Bụi vải bông,tiếng ồn,độ rung -Ô nhiễm môi trường không khí khu vực dự án và xung CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN-HTMT KCN TÂN BÌNH 14 tảhi sinh họat quanh -Ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm,ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Công nghiệp nhựa Bao gồm nhựa phế phẩm, bao bì, chất thải sinh họat của công nhân viên Có chứa các dung môi hữu cơ, hóa chất và nước thải sinh họat Có chứa các khí axit như:NOX, SOX, tổng lượng Cacbon Hữu cơ (THC), hơi hóa chất ,…Bụi vải bông,tiếng ồn, độ rung do họat động của các máy móc Công nghiệp chế biến gỗ Bao gồm các phế phẩm , mùn cưa,vỏ bào,bao bì,chất thải sinh họat của công nhân viên Có chứa các chất rắn,dầu mỡ…các chất hữu cơ,vi khuẩn Có chứa các khí axit như: NOX, SOX, tổng lượng Cacbon Hữu cơ (THC), hơi hóa chất ,…Bụi vải bông, tiếng ồn, độ rung do họat động của các máy móc -Ô nhiễm môi trường không khí khu vực dự án và xung quanh -Ô nhiễm nguồn nước mặt và CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN-HTMT KCN TÂN BÌNH 15 nước ngầm,ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Công nghiệp chế biến thực phẩm Các phế thải từ công đọan sơ chế nguyên liệu Có chứa nhiều chất hữu cơ,chất béo,chất dinh dưỡng Có chứa các khí axit như:NOX,SOX,tổng lượng Cacbon Hữu cơ (THC),hơi hóa chất ,…Tác nhân làm lạnh CFCs,NH3,hơi Chlorine… -Ô nhiễm môi trường không khí khu vực dự án và xung quanh -Ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm,ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Công nghiệp cơ khí-điện Bao gồm mạt,phôi tiện,kim lọai phế phẩm,bao bì sản phẩm,đai Có chứa kim lọai nặng,dầu mỡ,chất tẩy rửa,axit,… Có chứa các khí axit như:NOX,SOX,THC,Tiếng ồn,độ rung,bụi khói -Ô nhiễm môi trường không khí khu vực dự án và xung quanh -Ô CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN-HTMT KCN TÂN BÌNH 16 1.5.11. Các nguồn gây ô nhiễm khác Bảng 1.12 Các nguồn gây ô nhiễm khác Nguồn gây ô nhiễm Lọai hình ô nhiễm chất thải Các tác động môi trường Kho chứa nhiên liệu -Dầu mỡ,nhiên liệu chất thóat -Sự cố cháy nổ -Các họat động chống cháy -Ô nhiễm đất,nước mặt và hệ thủy sinh -Ô nhiễm môi trường không khí -Nguy hại đến tài sản và tính mạng con người Bãi tập kết chất thải -Các tác nhân truyền bệnh trung gian -Đốt lộ thiên -Nước rỉ rác từ bãi chứa -Ô nhiễm môi trường không khí -Ô nhiễm kiện đóng gói nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm,ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN-HTMT KCN TÂN BÌNH 17 Rạch Nước Lên và hệ thủy sinh -AÕnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Các trạm bơm trung chuyển nước thải Sự cố ngừng họat động Gây ngập úng tạm thời,ô nhiễm môi trường nước mặt và hiện thủy sinh Các trạm biến điện -Sự cố cháy,nổ -Thất thóat dầu chế biến -Gây nguy hại đến tính mạng con người -Ô nhiễm đất,nước mặt và nước ngầm Các tác nhân khác Sét ,giông bão Gây thiệt hại về vật chất và con người CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN-HTMT KCN TÂN BÌNH 18 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVIM CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN-HTMT KCN TÂN BÌNH 19 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVIM 2.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIẠ LÝ (GIS) Hệ thống thông tin điạ lý (GIS) ra đời từ đầu thập niên 60 trong cơ quan điạ chính ở Canada,mãi cho đến đầu thập niên 80 , khi phần cứng máy tính phát triển mạnh với những tính năng cao , giá rẻ , đồng thời phát triển nhanh về lý thuyết cũng như ứng dụng cơ sở dữ liệu cùng với nhu cầu cần thiết về thông tin đã làm cho công nghệ GIS càng ngày được quan tâm hơn. Xuất phát từ các tiếp cận khác nhau ,các nhà khoa học đã địnhnghiã: Hệ thông thông tin điạ lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập , lưu trữ , phân tích và hiển thị dữ liệu không gian (NCGIA) Hệ thống thông tin điạ lý là một hệ thống bao gồm bốn chức năng xử lý dữ liệu điạ lý như sau : nhập dữ liệu , quản lý dữ liệu , gia công và phân tích dữ liệu , xuất dữ liệu (Stan Aronoff,1993) Gis là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với dữ liệu có tham chíêu toạ độ điạ lý .Nói cách khác , GIS là một hệ thống gồm hệ cơ sở dữ liệu với những dữ liệu có tham chiếu không gian và một tập những thuât toán để làm việc trên dữ liệu đó (Star and Estes,1990) Nhưng định nghiã tổng quát nhất là: Hệ thống thông tin điạ lý là một hệ thống tự động thu thập , lưu trữ , phân tích và hiển thị dữ liệu về các đối ượng , hiện tượng , các sự kiện cuả thế giới thực theo không gian và thời gian thực Các thành phần cuả GIS Phần cứng , phần mềm , ứngdụng , dữ liệu và con người.Các thành phần này phải cân bằng, hoàn chỉnh để GIS có thể hoạt động hiệu quả Chức năng cuả GIS: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 20 Hệ thống thông tin điạ lý có 4 chức năng chính: thu thập ,lưu trữ , phân tích và hiển thị dữ liệu. -Thu thập dữ liệu: Các nguồn dữ liệu GIS đang được sử dụng thu thập chủ yếu từ: số hoá từ bản đồ giấy, các số liệu toạ độ thu được từ các máy đo đạc, số liệu thống kê, ảnh vệ tinh , hệ thống định vị toàn cầu(GPS)… -Lưu trữ dữ liệu : các đối tượng không gian đaị lý có thể biễu diễn theo mô hình vector hoặc raster. Dữ liệu thuộc tính có thể được lưu trữ gắn kết trong mỗi bảng thuôc tình cuả đối tượng không gian hoặc là các bảng dữ liệu hoàn toàn độc lập , khi cần thiế thì bảng dữ liệu nàu có thể kết nối vào bảng thuộc tính cuả đối tượng không gian tạo thành dữ liệu điạ lý. -Phân tích dữ liệu Hệ thống thông tin điạ lý với những khả năng cuả máy tính và toán học đã cung cấp nhiều phương tiện để thực hiện những bài toán phân tích theo không gian và thời gian .Những thuật toán phân tích trên một lớp dữ liệu , chồng xếp nhiều lớp dữ liệu , phân tích mạng ,phân tích mặt theo không gian , thời gian là những thuật toán hỗ trợ tích cực trong các bài toán quản lý, quy hoạch , kế hoạch cuả những lĩnh vực như tài nguyên môi trường , đất đai , cơ sở hạ tầng , kinh tế… Phân tích dữ liệu là khả năng trả lời những câu hỏi về sự tác động lẫn nhau cuả những mối quan hệ không gian và thuộc tính giưã nhiều tập dữ liệu .Có nhiều phương pháp phân tích dữ liệu trong GIS , tuỳ vào từng mục tiêu và nguồn dữ liệu cụ thể mà ta có thể chọn các phương pháp phân tích khác nhau Thao tác phân tích trên một lớp dữ liệu Thao tác phân tích trên nhiều lớp dữ liệu Mô hình hoá không gian Phân tích mẫu điểm CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 21 Phân tích mạng Hiển thị dữ liệu: Dữ liệu GIS hiển thị trên màn hình máy tính hay trên máy in để cung cấp thông tin cho người dùng .chức năng hiển thị trong hệ thống thông tin điạ lý là biến ngôn ngữ cuả máy tính thành ngôn ngữ thân thiện với người dùng.Trong GIS người ta sử dụng hình ảnh , hình vẽ , mô hình trực quan, chữ viết, biểu đồ, bản đồ, bảng thống kê, ký hiệu , màu sắc, để trình bày vị trí , thuộc tính và thời gian cuả các đối tượng , hiện tượng , các sự kiện và các kết quả phân tích Các lĩnh vực ứng dụng cuả GIS: -Lập chính sách ,quy hoạch , quản lý thànhphố Quy hoachvùng, quy hoạch đất đai Giải quyết vấn đề trong trường hợp khẩn cấp Quản lý,chống tội ác Quản lý thuế Khoa học môi trưiờng Mô hình xả lũ Quản lý lưu vực , vùng ngập , vùng đất ướt, rừng , tầng ngậm nước Đánh giá tác động môi trường Thông tin về các nhà máy , thiết bị độc hại Mô hình nước ngầm Kỹ thuật công chánh Định vị các công trình ngầm Thíêt kế tuyến giao tnông Bảo quản cơ sở hạ tầng Kinh doanh , tiếp thị CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 22 Phân tích dân số Phân tích thị trường Chọn vị trí Hành chính giáo dục Phân vùng trường học Dự báo số lưọng học sinh Tuyến xe buýt Điạ ốc Dự báo đất đai Hình 2.1 Chức năng cuả GIS CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 23 2.2. HỆ THỐNG THÔNG TIN MÔI TRƯỜNG Hệ thống thông tin môi trường đầu tiên trên thế giới ra đời tại Mỹ vào những năm 80 cuả thế kỷ trước .Hệ thống thông tin môi trường (HTTTMT) được định nghiã như một hệ thống dựa trên máy tính để lưu trữ , quản lý và phân tích các thông tin môi trường và các dữ liệu liên quan.HTTTMT chưá đựng các thông tin về mô tả mặt đất (các dòng chảy, đường giao thông đất , thông tin sử dụng đất , lớp thực vật …), dữ liệu về các hoạt động môi trường (các hoạt động khoan đào hố , khai thác gỗ..) thông tin lưu trữ và quan trắc môi trường (dữ liệu các mẫu môi trường, luồng khí ô nhiễm , ranh giới ô nhiễm….) dữ liệu điều kiện khí tượng thuỷ văn ( lượng mưa lượng bốc hơi ,nhiệt độ bức xạ…)các hồ sơ miêu tả các dự án có liên quan ( bản trình bày các tác động môi trường , bản đồ…) Thành phần cốt lõi cuả HTTTMT là một cơ sở dữ liệu không gian được cấu trúc chặt chẽ và dễ truy xuất, chưá đựng các thông tin phân bố không gian cùng với các thuộc tính liên quan cuả nó.việc phát triển cơ sở dữ liệu không gian bao gồm hai thànhphần chính :Thu thập các thông tin môi trường từ nhiều nguồn khác nhau và chuyển đổicác dữ liệu đó thành các định dạng dữ liệu phù hợp để có thể dễ dàng truy xuất và sử dụng. Mục đích cuả HTTTMT là cung cấp các thông tin môi trường cần thiết cho các nhà quản lý dự án môi trường ,các đơn vị và cơ quan pháp chế. Trong công trình cuả các nhà khoa học Nhật Bản Yiyang Shen và các cộng tác viên đã xây dựng HTTTMT trợ giúp công tác đánh giá tác động môi trường vùng ven biển Osaka (OBEIS- Osaka Bay Environmental Information System) .OBEIS hướng tới các khiá cạnh vật lý , sinh thái và kinh tế- xã hôi để giải quyết môi trường vùng ven biển Osaka, và cho phép xem xét các kịch bản khác nhau.OBEIS sử dụng Công nghệ GIS với các công cụ thu , lưu trữ dữ liệu giúp cho người sử dụng có bức tranh rõ ràng về ảnh hưởng cuả các yếu tố khác nhau lên môi trường . Cơ cấu tổ chức cuả HTTTMT được mô tả trên hình CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 24 Hình 2.2 Cơ cấu tổ chức cuả hệ thống thông tin môi trường Để cho HTTTMT tồn tại và phát triển , điều quan trọng là phải thường xuyên cập nhật, bổ sung các thông tin môi trường mới.Thông tin trong HTTTMT được bổ sung dưới các dạng báo cáo sau : báo cáo thống kê các cấp , các cơ sở , các bảng tiêu chuẩn chất lượng , số liệu cuả các cơ quan điạ phương , giấy phép sử dụng tài nguyên thiên nhiên… 2.3. MÔ HÌNH LAN TRUYỀN Mô hình Berliand tính toán lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển 2.3.1. Sự phân bố chất ô nhiễm và phương trình toán học cơ bản Để mô tả quá trình lan truyền và khuếch tán chất ô nhiễm không khí theo không gian và thời gian bằng các phương trình toán học thì người ta xem xét trị số trung bình nồng độ chất ô nhiễm. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 25 Cmax h X xm X(km) Z(m) v Hình 2.3 Sơ đồ khuếch tán cuả luồng khí theo chiều gió Sơ đồ khuếch tán luồng khí thải dọc theo chiều gió Dưới tác dụng của gió tự nhiên các luồng khí, bụi phụt lên từ miệng ống khói sẽ bị uống cong theo chiều gió thổi. Chất ô nhiễm dần dần bị khuếch tán rộng ra tạo thành vệt khói. Kết quả khảo sát cho thấy các chất khí thải và bụi lơ lửng lan truyền chủ yếu theo vệt khói trong phạm vi góc cung hẹp chỉ 10º – 20º. Một số hạt bụi nặng sẽ tách khỏi vệt khói và rơi xuống mặt đất ở gần ống khói. Nếu coi góc mở của vệt khói không đổi theo khoảng cách thì diện tích do vệt khói gây ô nhiễm sẽ tăng tỷ lệ với bình phương của khoảng cách. Trong trường hợp tổng quát trị số trung bình của nồng độ chất ô nhiễm trong không khí phân bố theo thời gian và không gian được mô tả từ phương trình lan truyền, khuếch tán rối và biến đổi hóa học như sau: CC z CK zy CK yx CK xz CV y CV x CV t C zyxzyx b-a+¶ ¶ ¶ ¶ + ¶ ¶ ¶ ¶ + ¶ ¶ ¶ ¶ = ¶ ¶ + ¶ ¶ + ¶ ¶ + ¶ ¶ )()()( ( ) Trong đó: C – nồng độ trung bình của chất ô nhiễm (mg/m3 ); x,y,z – các thành phần tọa độ theo 3 trục Ox, Oy, Oz; t – thời gian; Kx, Ky, Kz – các thành phần của hệ số khuếch tán rối theo 3 trục Ox, Oy, Oz; Vx, Vy , Vz – các thành phần của tốc độ trung bình theo ba trục Ox, Oy, Oz ; α - hệ số tính đến sự liên kết của chất ô nhiễm với các CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 26 phần tử khác của môi trường không khí; β - hệ số tính đến sự biến đổi chất ô nhiễm thành các chất khác do quá trình phản ứng hóa học xảy ra trên đường lan truyền. Phương trình (4.1) rất phức tạp (mặc dù vậy nó chỉ mô phỏng sự lan truyền chất ô nhiễm). Trên thực tế để giải được phương trình này người ta phải tiến hành đơn giản hóa trên cơ sở thừa nhận một số điều kiện xấp xỉ bằng cách đưa ra các giả thiết phù hợp với điều kiện cụ thể. Những giả thiết này xuất phát từ các lập luận sau đây: Công suất của nguồn điểm phát thải là liên tục và coi là quá trình dừng, nghĩa là 0= ¶ ¶ t C () - Nếu hướng trục Ox trùng với hướng gió thì thành phần vận tốc gió chiếu lên trục Oy sẽ bằng 0 uVVx == r Þ 0=yV () - Trên thực tế thành phần khuếch tán rối theo chiều gió nhỏ hơn rất nhiều so với thành phần khuếch tán rối theo phương vuông góc với chiều gió, khi đó: 0»÷ ø ö ç è æ ¶ ¶ ¶ ¶ x CK x x () - Tốc độ thẳng đứng thường nhỏ so với tốc độ gió nên có thể bỏ qua, trục z thường lấy chiều dương hướng lên trên, do đó đối với bụi nặng thì thành phần Vz ở phương trình (9.1) sẽ bằng tốc độ rơi của hạt (dấu âm), còn đối với chất ô nhiễm khí và bụi nhẹ thì Vz = 0. - Nếu bỏ qua hiện tượng chuyển “pha” của chất ô nhiễm cũng như không xét đến chất ô nhiễm được bổ sung trong quá trình khuếch tán thì α = β = 0. Như vậy ta có thể sử dụng phương trình mô tả sự phân tán các chất ô nhiễm từ nguồn điểm sau đây vào mục đích tính toán sự nhiễm bẩn không khí: 2 2 y Ck z Ck zz CV x CV yzzx ¶ ¶ + ¶ ¶ ¶ ¶ = ¶ ¶ + ¶ ¶ () Điều kiện ban đầu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 27 Điều kiện ban đầu của bài toán lan truyền các chất ô nhiễm trong môi trường không khí được thiết lập trên cơ sở định luật bảo toàn vật chất. Nếu nguồn có độ cao H đặt ở gốc tọa độ, hướng trục Ox theo chiều gió với vận tốc trung bình là u thì tại thời điểm t = t0 hay (t= 0), điều kiện ban đầu có dạng: ï ï î ï ï í ì = = = = Hz y x t 0 0 0 ( ) ( )HzyMCu -dd= ... () Trong đó: H – là độ cao hữu dụng; H = h + Dh. Với h – độ cao vật lý của nguồn điểm (ống khói) (m); Dh – độ nâng ban đầu của luồng khí thải (vệt khói) (m); C – nồng độ trung bình của chất ô nhiễm (mg/m3); M – công suất nguồn thải; δ(y), δ(z – H) – là các hàm Dirắc. Nếu như nguồn thải không phải là ống khói mà thải ra ở mặt đất thì một số tác giả cho rằng, tại thời điểm t = 0 chất phát thải chưa hoạt động, khi đó giả sử nguồn đặt ở gốc tọa độ thì: ï î ï í ì = = = 0 0 0 z y x Þ 0=C () Điều kiện biên Trong lớp không khí khảo sát thường giới hạn bởi mặt đất, còn độ cao thường là vô hạn hoặc hữu hạn tuỳ theo sự phân lớp của khí quyển. Thông thường điều kiện biên được thiết lập cho 2 trường hợp phù hợp với điều kiện thực tế của quá trình khuếch tán rối. Trong trường hợp này cần xét hai điều kiện sau: Điều kiện xa vô cùng Điều kiện này xuất phát từ cơ chế vật lý: nồng độ của chất ô nhiễm giảm dần khi ra xa vô tận: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 28 ê ê ê ë é ¥® ¥+® ¥+® y z x thì 0®C () Điều kiện bề mặt trải dưới + Nếu bề mặt trải dưới có chứa nước (sông, hồ, ao, biển ...) thì khả năng hấp thụ chất ô nhiễm của nước rất lớn nên nồng độ chất ô nhiễm tại mặt trải dưới được xem như bằng không. C = 0 khi z = 0 () + Nếu bề mặt trải dưới là khô thì điều kiện phản xạ của mặt trải dưới là rất lớn, do đó các dòng chất thải đến mặt trải dưới bị phản xạ hoàn toàn vào khí quyển. Do đó thông lượng rối thẳng đứng tại bề mặt trải dưới phải 0, nghĩa là: 0= ¶ ¶ z Ck z khi z = 0 () Giả thiết rằng Vx và kz được cho dưới dạng hàm luỹ thừa: m z n x z zkk z zuV ÷÷ ø ö çç è æ =÷÷ ø ö çç è æ = 1 1 1 1 ; ; ky = k0 u () Trong đó u1 , k1 – là vận tốc gió và hệ số rối đo đạc và chỉnh lý tại độ cao z1 = 1mét; n và m là các tham số không thứ nguyên được chỉnh lý tính toán từ số liệu đo đạc trong tầng không khí sát đất ở các khu công nghiệp (thường thì người ta lấy xấp xỉ m ≈ 1, n ≈ 0,15, z1 = 1m, k0 được xác định trên cơ sở giải bài toán ngược khuếch tán rối (kết quả nhận được cho thấy k0 bằng 0.1 – 1 m phụ thuộc vào mức ổn định của tầng kết). CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 29 2.3.2. Công thức Berliand trong trường hợp chất khí và bụi nặng Để giải bài toán (4.5), (4.6), (4.8), (4.10) với điều kiện (4.11), Berliand và các học trò của mình đã sử dụng nhiều công cụ toán học khác nhau như tách biến, một số phép biến đổi giải tích (đổi biến toán học thuần túy, phép biến đổi Laplace, hàm Grin), biểu diễn nghiệm dưới dạng chuỗi để xác định nghiệm giải tích của bài toán. Để áp dụng vào thực tế tính toán ô nhiễm không khí, Berliand đã giới hạn xem xét công thức giải tích nhận được với z nhỏ (sát mặt đất): ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) mnmmn nmn nm nm mn nm uxkmnxk HzMz zyxC mn n xk ymnmn xnmk zu -+ - -+ + -+ + - -+ + -+ + -+-+ -+ G-+ úû ù êë é -+- = 2 1 2 1 2 0 2 2 1 112 112 1 0 4 22 21 222 exp ,, p (công thức này là kết quả giải bài toán (4.5), (4.6), (4.8), (4.10) với điều kiện (4.11) theo phương pháp phân tích nghiệm dưới dạng chuỗi số và chỉ lấy những số hạng đầu tiên trong phân tích sau khi chứng minh rằng các số hạng sau có ảnh hưởng không đáng kể tới nghiệm chính xác). Đối với nồng độ tại mặt đất, Berliand đã đưa ra công thức: ( ) ( ) ( ) ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - + - + = + xk y xkn Hu xkkn MyxC n 0 2 1 2 1 1 23 01 41 exp 12 0,, p () Đặc trưng nổi bật của sự phân bố nồng độ dưới mặt đất C theo trục x (nghĩa là với y = 0) là nó đạt được giá trị cực đại Cm tại khoảng cách xm tính từ nguồn. Các đại lượng Cm và xm được tìm từ điều kiện 0= ¶ ¶ = ¶ ¶ y C x C (C ở đây là từ (4.12)). Từ (4.12) ta suy ra: ( ) ( ) 10 1 15.1 1 21116.0 uk k Hu MnC nm + + = ( )21 1 1 13 2 nk Hux n m + = + CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 30 Trong các công thức này: u k k y=0 ; H = h + H; ÷÷ ø ö çç è æ D + w =D 2 1010 0 3.35.2 5.1 Tu TgR u R H ; T– nhiệt độ không khí đo bằng Kelvin; u10 – vận tốc gió tại độ cao 10 m; ω0 –vận tốc khí thoát ra khỏi miệng ống (m/s); R – bán kính miệng ống khói (m); g – gia tốc trọng trường; DT = Tb –T (hiệu nhiệt độ của tạp chất khí thoát ra khỏi miệng ống và nhiệt độ không khí xung quanh, Tb và T tính bằng Kelvin = 273 + tº C). Trong trường hợp chất thải là tạp chất nặng có cỡ hạt đồng nhất, Berliand đã nhận được công thức tính nồng độ từ một nguồn điểm có độ cao H được xác định bằng công thức: Trong trường hợp chất thải là tạp chất nặng có cỡ hạt đồng nhất, Berliand đã nhận được công thức tính nồng độ từ một nguồn điểm có độ cao H được xác định bằng công thức: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ww ww pw ++ + +G+ = 1 10 21 1 1 112 0,, xkxkn uMHyxC n ( ) ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - + -´ + xk y xkn Hu n 0 2 1 2 1 1 41 exp trong đó ( )nk w + =w 11 Giá trị cực đại của Cm và khoảng cách từ đó tới nguồn xm được tìm cũng giống như đối với tạp chất nhẹ: ( ) ( ) ( ) ( ) , 1 5.11063.0 5.1 10 1 15.1 1 2 w w w w euk k Hu MnC nm +G ++ = + + và 1 2 1 1 )5.1()1( kn Hu x n m w++ = + CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 31 Trong đó 22.10.3.1 pprw r= - - là tốc độ rơi của các hạt có dạng hình cầu, trong đó - mật độ các hạt bụi, rp – bán kính của chúng. Trong công thức trên w được xác định bằng cm/s, còn và rp được cho bằng g/cm3 và mm tương ứng. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ENVI 32 CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH ENVIM CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ENVIM 33 CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH ENVIM Giới thiệu Phần mềm ENVIMAP phiên bản 1.0 ra đời năm 2003 dựa trên cơ sở nâng cấp và chỉnh sưả phần mềm CAP 2.5( được thực hiện bởi nhóm tác giả viện cơ học ứng dụng) Sau gần 2 năm vậnhành , tới 11/2005 phần mềm ENVIMAP 1.0 được nângcấp thành phiên bản mới 2.0, hiện nay là phiên bản 3.0 Phần mềm ENVIMAP 3.0 hướng tới các mục tiêu sau: Quản lý nguồn thải cố định(cụ thể các ống khói) Cho phép tính toán ảnh hưởng các nguồn thải lên bức tranh ô nhiễm chung Chophép tính toán ảnh hưởng các nguồn thải tại những vị trí cố định Thực hiện các báo cáo về các nguồn thải cũng như các kết quả tính toán Nhận và lưu trữ các dữ liệu liên quan khí tượng Tích hợp các văn bản pháp lý liên quan quản lý chất lượng không khí Hình 3.1 Giao diện phần mềm ENVIMAP CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ENVIM 34 3.1. CẤU TRÚC MÔ HÌNH ENVIM Hình 3.2 Cấu trúc phần mềm ENVIM ENVIMAP 2.0 gồm 5 khối liên kết với nhau: -Khối CSDL môi trường ( liên quan tới môi trườngkhông khí) -Khối mô hình( Trong ENVIMAP là mô hình Berliand) -Khối GIS – quản lý đối tượng trực diện trên bản dồ -Khối thực hiện các báo cáo thống kê -Khối hỗ trợ các văn bản pháp quy 3.1.1. Khối GIS: Phần mềm này sử dụng bản đồ KCN Tân Bình đã được số hoá từ phần mềm Autocad và Mapinfo .Các dữ liệu GIS đã được chuyển đổi sang định dạng riêng cuả ENVIMAP với cách tổ chức và quản lý dữ liệu riêng. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ENVIM 35 Module quản lý bản đồ trong ENVIMAP được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++. Các chức năng này vẫn cho phép thực hiện các chức năng giống như trong giao diện GIS:chọn bản đồ, phóng to thu nhỏ đối tượng,kích hoạt đối tượng điểm hay vùng,chọn đối tượng , thao tác thêm –xoá-chỉnh –sửa các đối tượng không gian ,chồng lớp ,chuyển đổi lớp giưã các lớp,chồng lớp thông tin giưã các đối tượng hay cáclớp thông tin.. Bản đồ số KCN Tân Bình với các lớp bản đồ: 1.Lớp Trạm khí tượng –đối tượng dạng điểm 2.Lớp Ống khói - Đối tượng dạng điểm 3.Lớp Tên CSSX -Đối tượng dạng text 4.Lớp Tên phân lô - Đối tượng dạng text 5.Lớp Kênh -Đối tượng dạng đường 6.Lớp Màu - Đối tượng dạng vùng 7.Lớp Cây xanh -đối tượng dạng điểm 8.Lớp Đường -Đối tượng dạng đường CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ENVIM 36 3.1.2. Khối mô hình Trong phần mềm ENVIMAP là mô hình Berliand Hình 3.3 Mô hình Berliand Hình 3.4 Sơ đồ Input – output trong phần mềm ENVIMAP 1.1.1. Khối cơ sở dữ liệu môi trường CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ENVIM 37 Hình 3.5 Sơ đồ Cơ sở dữ liệu Môi trường v Dữ liệu KCN Tân Bình: Bảng 3.1 CSDL về KCN Tân Bình STT THÔNG TIN KIỂU DỮ LIỆU CỠ DỮ LIỆU 1 Tên String 255 2 Tên Tiếng Anh String 255 3 Địa chỉ String 255 4 Điện thoại String 255 5 Fax String 255 6 Email String 255 7 Website String 255 8 Tên cty đầu tư String 255 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ENVIM 38 9 Điạ chỉ Cty đầu tư String 255 10 Số điên thoại String 255 11 Email Cty đầu tư String 255 12 Fax Cty đầu tư String 255 13 Ngày thành lập KCN 255 14 Quyết định thành lập KCN String 255 15 Tổng diện tích interger 4 16 Tổng vồn đầu tư interger 4 17 Tổng số lao động interger 4 18 hình ảnh binary v Cơ sở dữ liệu liên quan đến CSSX -Tên CSSX -Thuộc ban nghành chức năng -Thành phần kinh tế -Thuộc ngành công nghiệp -Tên giám đốc (điện thoại ,fax,email, website) -Tên người phụ trách về môi trường CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ENVIM 39 Bảng 3.2 CSDL về cơ sở sản xuất STT Thông tin Kiểu dữ liệ