Phương pháp tính toán sự
khuếch tán chất ô nhiễm
trong môi trường không khí
Bởi:
Vien CNTT – DHQG Hanoi
Phân loại các nguồn thải chất ô nhiễm:
Theo chiều cao nguồn thải chất ô nhiễm:
Nguồn thải thấp là nguồn thải đặt trong vùng bóng khí động của công trình hay thấp
hơn chiều cao giới hạn như sau:
-Với nhà có chiều ngang hẹp đứng độc lập: H
gh
= 0,36 x b
1
+ 2,5 x H
-Với nhà có chiều ngang rộng đứng độc lập:H
gh
= 0,36 x b
1
+ 1,7 x H
-Với nhóm nhà: H
gh
= 0,36 x( b
1
+ X ) + H
b
1
-Khoảng cách từ tường hậu tới nguồn thải
X-khoảng cách các nhóm nhà
H-chiều cao nguồn thải
Nguồn thải cao : là nguồn thải có H>Hgh
Theo kích thước nguồn:

lơ lửng trong không khí với phương trình vi phân tổng quát như sau:
Trong đó: C_ Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí.
x,y,z_ Tọa độ điểm xét.
k_ Hệ số khuếch tán rối theo các phương x,y,z.
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
2/13
u_ Tốc độ gió.
Năm 1932, Sutton O.G dựa theo lý thuyết của Taylor và cho rằng sự phân bố nồng độ
chất ô nhiễm trong quá trình lan toả tuân theo luật phân bố chuẩn Gauss và đưa ra kết
quả.
Số mũ n có giá trị n = 0 ? 1 và xác định theo trường vận tốc gió theo chiều đứng.
Sy Sz : Hệ số khuyếch tán rối theo phương Y và Z.
Năm 1963, Berliand M.E. giải phương trình và thu được kết quả cho việc xác định nồng
độ C ở lớp sát mặt đất.
Với : M- Lưu lượng chất ô nhiễm.
k
1
- Hệ số khuếch tán rối.
u- Vận tốc gió ở độ cao 1m.
k
0
= 0,5~1m khi khí quyển không ổn định và 0,1~1m khi khí quyển ổn định.
n = 0,15 ~ 0,2.
Giới thiệu phương pháp tính toán:
Phương pháp của Sutton-Pasquill (pp Gauss):
( Còn gọi là mô hình thống kê kinh nghiệm)
Dạng công thức phổ biến nhất mà Sutton và Passquill đưa ra là:
(24)
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
3/13

4/13
Công thức để xác định biến thiên nồng độ chất gây ô nhiễm trên mặt đất theo trục x (với
y = z = 0) là những điểm có nồng độ cao hơn các điểm kế bên theo phương y như sau:
(26)
Trên hình vẽ là biểu đồ do TURNER (1970) lập biểu diễn mối quan hệ giữa K
y
K
z
và
Khoảng cách X phụ thuộc vào độ ổn định của khí quyển.
Tốc độ gió u : Gió thường có trị số tốc dộ u thay đổi theo chiều cao.Người ta biểu diễn
thay đổi đó bằng biểu thức:
(27)
Trong đó : u
0
và u
1
tốc độ gió ở 2 điểm khác cao độ
z
o
và z
1
độ cao ở 2 điểm
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
5/13
p – Số mũ
Hệ số p cho mặt đất gồ ghề :
Cho mặt đất bằng phẳng hay trên mặt nước lớn , hệ số p trong bảng được nhân thêm hệ
số 0.56 cho mọi cấp ổn định của khí quyển.
Tính ổn định của khí quyển:

-Do mặt đất có trao đổi nhiệt bức xạ với bầu trời nên về đêm, khi không có bức xạ mặt
trời, mặt đất bức xạ nhiệt vào bầu trời và lạnh đi. Quá trình này thường bắt đầu từ tối,
mạnh nhất vào đêm và và suy giảm dần khi trời sáng. Trong điều kiện mùa đông trời
quang mây, nhiệt độ lớp không khí sát mặt đất thấp hơn cả các lớp phía trên sinh ra quá
trình nghịch nhiệt bức xạ. Lớp nghịch nhiệt này có thể cao tới vài trăm mét vào sáng
sớm.
Nghịch nhiệt do tầng không khí nóng hạ thấp:
-Là hiện tượng xảy ra khi không khí nóng hơn có áp suất cao chuyển động xuống dưới.
Nhiệt độ khối khí cao hơn nhiệt độ không khí gần mặt đất. Hiện tượng này xảy ra ở bất
cứ đâu ở độ cao từ vài trăm tới vài ngàn mét và xảy ra cùng với hệ thống thời tiết có áp
suất cao. Do không khí chuyển động xuống dưới nên nhiệt độ tăng dần làm giảm mây và
độ ẩm tương đối. Trời trong xanh nên dễ dẫn đến nghịch nhiệt bức xạ dưới tầng nghịch
đảo nhiệt.
Chiều cao hiệu quả của ống thải H :
Chiều cao hiệu quả của ống thải H bằng:
H = h + Δh (28)
h – Chiều cao hình học của ống thải (m)
Δh – Độ nâng cao của dòng khí thải . Là độ cao của luồng khí thải lên cao thêm do động
năng tại miệng ống thải và do nhiệt độ khí thải cao hơn môi trường xung quanh.Hình
trên là kết quả tính toán một ống thải có các chiều cao hiệu quả thải khác nhau:
Theo BRIGG (1972) kiến nghị, Δh tính như sau:
Khi cấp ổn định của khí quyển là A ~ D :
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
7/13
(29)
(30)
X
f
=120F
0,4

Khi cấp ổn định của khí quyển là E ~ F :
r – Độ giảm nhiệt độ đoạn nhiệt ( = 0,01
o
C/m )
Phương pháp tính toán này lệ thuôc rất nhiều vào độ ổn định của khí quyển mà theo
bảng phân cấp thì độ ổn định này lại thay đổi liên tục theo thời gian. Vì thế giá trị tính
được gần như giá trị trung bình tức thời tại thời điểm xem xét. Sau đây là kết quả tính
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
8/13
so sánh nồng độ chất gây ô nhiễm trên mặt đất trong vệt khí thải ở các độ ổn định khí
quyển khác nhau :
Phương pháp của Berliand và cộng sự:
Từ kết quả giải phương trình vi phân của Taylor và dựa vào mô hình thống kê thủy động,
Berliand và cộng sự đưa ra công thức tính toán sự phân tán chất ô nhiễm vào không khí
như sau:
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
9/13
Nồng độ cực đại Cmtrên mặt đất dưới hướng gió của ống thải đơn ( Trục X ):
Cho nguồn nóng có Δt > 0 f < 100 m/s
2
.
0
C
(33)
Cho nguồn nguội , khi Δt ≤ 0 f > 100 m/s
2
.
0
C
(34)

m
.Tra biểu
đồ theo F và X/X
m
.
S
2
- Hệ số giảm nồng độ chất ô nhiễm theo trục Y so với nồng độ cực đại.C
m
.Tra biểu
đồ theo u( Y/X
m
).
u – Tốc độ gió tính toán. m/s
Khoảng cách xuất hiện Cmkể từ chân ống thải :
Cho khí thải :
X
m
= d
o
x H m (41)
Trong đó d
o
– Hệ số. Tra đồ thị theo V
m
và f. [ ].
Hay tính:
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
11/13
Vận tốc gió nguy hiểm:

Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
12/13
Biểu đồ xác định trị số S
1
Biểu đồ xác định tri số S
2
Tính nống độ chất ô nhiễm đồng thời do nhiều nguồn gây ra cho một điểm:
Trong đó: C – Nồng độ tại một điểm trên mặt đất (mg/m
3
).
C
i
– Nồng độ gây ra của nguồn thứ i.
Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí
13/13