admin

Hình dáng luồng chất ô nhiễm khuếch tán

Lý thuyết xây dựng

Sự thay đổi nhiệt độ theo chiều cao và trạng thái khí quyển
Độ rối của khí quyển được phân biệt thành hai dạng khác nhau: độ rối đối lưu do nhiệt gây ra và độ rối cơ học. Độ rối cơ học do sự chuyển động của không khí gần mặt đất và phụ thuộc vào các vật cản trên đường chuyển động. Độ rối cơ học tăng lên khi vận tốc gió tăng và mặt đất nhiều chỗ lồi lõm, nhiều công trình nhà cửa. Độ rối đối lưu do nhiệt và rối cơ học thường tác động đồng thời với tỷ lệ khác nhau đến quá trình khuếch tán chất độc hại. Rối đối lưu của khí quyển phần lớn được hình thành do sự chênh lệch nhiệt độ giữa luồng khói và không khí xung quanh.
Sự biến thiên nhiệt độ theo chiều cao của khí quyển là một yếu tố quan trọng của hiện tượng rối đối lưu. Tương ứng với sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao ta có ba cấp ổn định của khí quyển. Ở trạng thái khí quyển không ổn định thì rối đối lưu tăng lên. Ớ trạng thái khí quyển trung tính độ rối cơ học phát triển rõ hơn, còn khí quyển ổn định thì lại làm triệt tiêu rối cơ học.
Hình dáng và sự phân bố nồng độ của luồng khói thải phụ thuộc vào trạng thái của khí quyển và tầng nghịch nhiệt được thể hiện trên hình 3.2.
Các cấp ổn định của khí quyển và tầng nghịch nhiệt (a, b, c, d, e, f)-
a) Khi trạng thái khí quyển không ổn định, tức là sự giảm nhiệt độ theo chiều cao có dạng siêu đoạn nhiệt, luồng khói sẽ có dạng uốn lượn lên cao, xuống dưới tuỳ thuộc vào lực tác động ngẫu nhiên. Đó là hình dạng điển hình của luồng ô nhiễm thường có vào ban ngày trời quang mây khi cường độ bức xạ mặt trời lớn (hình a).

Hình dáng luồng chất ô nhiễm khuếch tán 1

Hình dáng của luồng chất độc hại phụ thuộc vào

 

b) Trong điều kiện trạng thái khí quyển trung tính hoặc gần trung tính, khi bầu trời có mây che phủ làm cho cường độ bức xạ mặt trời ban ngày và bức xạ hồng ngoại từ bề mặt trái đất vào ban đêm đều bị giảm đi thì hình dáng luồng khói có dạng hình côn có góc mở khoảng 20° (hình b).
c) Trong điều kiện trạng thái khí quyển ổn định với sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao theo dạng nghịch nhiệt kết hợp theo chiều ngang và có dạng hình quạt. Vào ban đêm khi mặt đất phát ra bức xạ hồng ngoại và nguội đi ta có thể thấy luồng ô nhiễm có hình dạng này (hình c).
d) Khi khí quyển có tầng nghịch nhiệt ở tầm thấp, còn phía trên vẫn có sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao thì các chất ô nhiễm chỉ khuếch tán ở phần trên tầng nghịch nhiệt. Còn ở gần lớp biên tiếp giáp với tầng nghịch nhiệt, chất độc hại tích tụ lại và tạo thành mật khá bằng phẳng. Trong điều kiện như vậy nồng độ chất ô nhiễm được giảm đi rất nhiều trong lớp không khí gần mặt đất ở khu vực xảy ra tầng nghịch nhiệt (hình d).
e) Trong trường hợp khí quyển có tầng nghịch nhiệt ở phía trên lớp siêu đoạn nhiệt thì luồng khí ô nhiễm sẽ chỉ khuếch tán mạnh xuống phía dưới và nồng độ chất độc hại sẽ tăng cao gây ô nhiễm môi trường vùng không khí sát mặt đất (hình e)
f) Khi cả phía trên và phía dưới luồng khí ô nhiễm đều có lóp nghịch nhiệt thì luồng chất độc hại chỉ giới hạn giữa hai lớp biên rất khó khuếch tán lên phía trên hoặc xuống phía dưới (hình f).
Độ cao xáo trộn của khí quyển
Ớ lớp không khí sát mặt đất với một chiều dày nào đó thường xảy ra hiện tượng chảy rối và điều đó có hiệu quả rất lớn đối với sự khuếch tán chất độc hại theo chiều cao.
Dưới bức xạ mặt trời giả thử có một phần tử không khí bị nung nóng bởi trao đổi nhiệt đối lưu sẽ bay lên và giảm nhiệt độ theo trạng thái đoạn nhiệt. Tới một độ cao nào đó khi nhiệt độ của phân tử khí bằng nhiệt độ của môi trường xung quanh thì nó sẽ dừng lại. Khoảng cách từ mặt đất đến điểm dừng đó được gọi là đáy xáo trộn, hay là độ cao xáo trộn của khí quyển. Để tìm độ cao xáo trộn này người ta vẽ đường biến thiên nhiệt độ thực tế theo độ cao (vào ban đêm hay sáng sớm) của địa điểm đang xét, sau đó từ nhiệt độ cực đại trung bình của bể mặt đất ta vẽ đường giảm nhiệt độ không khí theo chiều cao theo hệ số suy giảm nhiệt độ không khí khô. Độ cao từ giao điểm của hai đường trên trở xuống là độ cao xáo trộn cần tìm. Độ cao xáo trộn lớn nhất không chỉ giới hạn trong tầng khí quyển không ổn định.
Tích số của độ cao xáo trộn và vận tốc gió trung bình trong phạm vi đó được dùng để đánh giá khả năng khuếch tán của khí quyển. Tích số trên được gọi là hệ sô’ thông thoáng (m2/s) và nếu nó nhỏ hcm (khoảng 6000 m2/s) thì nồng độ chất độc hại sẽ lớn do khuếch tán yếu.

Related Posts