PPB Intakindo Juni 2015 Prakiraan Dampak Kualitas Udara Yeremiah R. Tjamin.

Presentasi berjudul: "PPB Intakindo Juni 2015 Prakiraan Dampak Kualitas Udara Yeremiah R. Tjamin."— Transcript presentasi:

1 PPB Intakindo Juni 2015 Prakiraan Dampak Kualitas Udara Yeremiah R. Tjamin

2 Pendekatan Prakiraan Dampak

3 Dasar Pemodelan Dispersi Sistem koordinat Konsep dasar Distribusi Gauss (dispersi) Persamaan Gauss Asumsi model Keterbatasan model Plume rise

4 Y (Cross-wind) Z X (Downwind) X 3 X 2 X 1 Stack Emissions Q, g/s Wind Flow Vector u, m/s Plume Centerline Reseptor (x,y,z) x y z Sistem Koordinat

5 Y Z X X 3 X 2 X 1 Q, g/s Q u, m/s Konsep Dasar: Kekekalan Massa

6 Y Z X X 3 X 2 X 1 Q, g/s Q u, m/s Konsep Dasar: Konsentrasi, x (ug/m 3 )

7 Y Z X X 3 X 2 X1X1 Q=100 g/s Q u = 5 m/s 5 m Asumsi semua polutan (100 g) berada dalam kotak 1000 x 1000 x 5 m 3  t = 1 s 1000 m X 1 + 5 m Contoh: Selama  t, terjadi emisi 100 g, seiring bidang YZ bergerak 5 m

8 Y Z X X 3 X 2 X1X1 Q=100 g/s Q u = 5 m/s 5 m X 1 + 5 m Rataan Keseluruhan Konsentrasi (X) setelah 1 detik X = 100 g / 5,000,000 m 3 X = 0.00002 g/m 3 or X = 20 ug/m 3 Sebetulnya bagaimana distribusi polutan dalam volume ini? Asumsi semua polutan (100 g) berada dalam kotak 1000 x 1000 x 5 m 3

9 Distribusi Gauss Atau disebut juga: Distribusi Normal Distribusi Nilai Baku Kurva Lonceng

10 Distribusi Gauss   1.0  2.15  0.606 0.100 0.606 0.100 1.000

11 Distribusi Gauss H h s h h h s H Y Z X Sumber Titik Virtual ZZ YY Batas Plume pada 0.1 of X CL

12 H h s h h h s H Y Z X ZZ YY Persamaan Distribusi Normal

13 H h s h Y Z X ZZ YY Distribusi Cross-wind x y z

14 H h s h Y Z X ZZ YY x y z Distribusi Vertikal

15 H h s h Y Z X ZZ YY x y z Apa yang terjadi saat distribusi vertikal mencapai permukaan tanah?

16 z x Bum!

17 z x Masuk ke dalam tanah?

18 z x Dipantulkan

19 z x Konsentrasi total = sumber + yang dipantulkan

20 z x z z H Jarak dari garis tengah ke reseptor : H - z H Reflected Source Jarak dari garis tengah ke reseptor: H + z H + z Dari Sumber Dari Yang Dipantulkan Total

21 Persamaan Gauss Untuk Pemodelan Dispersi

22 Koef Dispersi Cross-wind  y A B C D E F 1 1 10 100 1,000 10,000 10100 Distance Downwind, km  y, meters Pasquill-Gifford Sigmas Rural 0.1 A-B McElroy-Pooler Sigmas Urban C D E-F

23 Koef Dispersi Vertikal  z 1 1 10 100 1,000 10,000 10100 Distance Downwind, km  z, meters A B C D E F Pasquill-Gifford Sigmas Rural McElroy-Pooler Sigmas Urban A-B C D E-F

24 Buoyancy Induced Dispersion  e = [   + (  h / 3.5) 2 ] 1/2

25 Parameter Meterologi Stabilitas Atmosfer Solar Angle Angin: arah dan kecepatan Suhu Mixing Height Tutupan awan

26 Kategori Stabilitas Untuk deskripsi dispersi yang terjadi Kuantifikasi turbulensi atmosfer

27 Kategori Stabilitas Atmosfer Kategori stabilitas untuk pemodelan dispersi  A (1) – sangat tidak stabil  B (2) – tidak stabil  C (3) – agak tidak stabil  D (4) - netral  E (5) – agak stabil  F (6) - stabil

28 Kategori Stabilitas Surface Wind Day Night Speed at 10 m Incoming Solar Radiation (Insolation) Thinly Overcast  3/8 (m/s) or  4/8 Low Cloud Strong Moderate Slight Cloud Cover Cover < 2 A A - B B F F 2 - 3 A - B B C E F 3 - 5 B B - C C D E 5 - 6 C C - D D D D > 6 C D D D D Untuk kondisi berawan baik siang maupun malam diasumsikan kategori netral (D) Malam didefinisikan sebagai periode 1 jam sebelum matahari terbenam sampai 1 jam setelah matahari terbit

29 Insolation Sky Cover Solar Elev. Angle Solar Elev. Angle Solar Elev. Angle (Opaque or Total) > 60 O  60 O and > 35 O  35 O and > 15 O 4/8 or Less or Any Amount of Strong Moderate Slight High Thin Clouds 5/8 to 7/8 Middle Clouds (7,000 to Moderate Slight Slight 16,000 ft) 5/8 to 7/8 Low Clouds Slight Slight Slight (< 7,000 ft)

30 Kebutuhan Data Meteorologi Untuk Pemodelan Data hipotetik (screening): SCREEEN3, AERCREEN Data per jam (pemodelan rinci): ISCST3, AERMOD

31 Model mengasumsikan: Kekekalan massa Kondisi tetap (Steady-State) untuk: Laju emisi emission Wind Suhu Stabilitas Homogeneous Surface True Point-Source Asumsi Kondisi Tetap (Steady State) U S = 1.0 m/s, Lokasi Receptor 5 km downwind Waktu tempuh adalah 5,000 detik atau 1,39 jam Apakah arah angin akan tetap selama 1,39 jam? Angin Riil Arah saat ini 5 km Arah angin Asumsi Model Model

32 usus plume centerline Kenaikan Perlahan Ketinggian Akhir x x f – Jarak ke Ketinggian Akhir  h H hshs momentum buoyancy Plume Rise (Δh)

33 Volumetric Flow Rate (V f, m 3 / sec) V f = V s  d 2 /4 V s : Kecepatan emisi d : diameter (dalam) cerobong Buoyancy Flux (F, m 4 / sec 3 ) g : konstanta gravitasi T s : suhu emisi T a : suhu udara ambien F = (g/  V f (T s -T a ) / T s Brigg’s Buoyant Plume Rise

34 Jarak saat turbulensi > Entrainment (x*, m) If F 55: x* = 34 F 2/5 Jarak ke ketinggian akhir (x f, m) x f = 3.5 x* Plume Rise (  h, m) u s : kecepatan angin rataan di ujung cerobong x : jarak dari cerobong searah sumbu x If x > x f, x = x f "Final Rise" P  h = (1.6 F 1/3 x 2/3 ) / (u s ) Brigg’s Buoyant Plume Rise: Untuk Kondisi Tidak Stabil atau Netral (Kelas Stabilitas A-D)

35 s = g (d  / dz ) / (T a ) d  / dz = 0.020 untuk E d  / dz = 0.035 untuk F Stability parameter ( s, 1 / s 2 ) g : konstanta gravitasi (9.8 ms -2 ) d  : perubahan suhu dz : perubahan ketinggian T a : suhu ambien Distance to Final Rise (  h, m) x f = (  u s ) / (s 1/2 ) Plume Rise (  h, m) If x > x f,  h = 2.6 F 1/3 / (u s s) "Final Rise"  h = (1.6 F 1/3 x 2/3 ) / (u s ) Brigg’s Buoyant Plume Rise: Untuk Kondisi Stabil (Kelas Stabilitas E & F)

36 Tidak Stabil/Netral ( A - D ) u s : kecepatan angin rataan d : diameter cerobong v : kecepatan emisi  h m = 1.5 [(v 2 d 2 T a ) / (4 T s u s )] 1/3 s -1/6 Stabil ( E - F )  h m = 3 d v / u s Yang lebih kecil dari: Brigg’s Momentum Plume Rise:

37 Karakteristik Sumber: Q = 100 g/s V s = 11.7 m/s T s = 432 O K d s = 2.4 m h s = 35 m  = ?  g/m 3 @ x = 1300 m, y = 0 m 1300 m Data Meteorologi: u = 5.0 m/s T a = 30 O C Stabilitas = "3" ("C") L = 5000m z o = 10m (Pengukuran kecepatan angin) Konsentrasi? Contoh

38 Kecepatan Angin di Ketinggian Cerobong: u s = u m ( h / z o ) p [p = 0,10 untuk "C"] u s = 5,0 ( 35/10 ) 0.10 u s = 5,67 m/s Penyesuaian Kecepatan Angin Di Ketinggian Cerobong

39 Volumetric Flow Rate Perhitungan Plume Rise V f = V s  d 2 /4 V f = 11.7  (2.4) 2 / 4 V f = 52.9 m 3 /s Perhitungan Buoyancy Flux F = (g/  V f (T s -T a ) / T s F = (9.8/  52.9 (432 -303) / 432 F = 49,28 m 4 /s 3

40 Jarak Ke Ketinggian Akhir x* = 14 F 5/8 (F < 55) x* = 14 (49,28) 5/8 x* = 159,97 m x f = 3,5 x* x f = 3,5 (159,97) x f = 559,91 m Perhitungan Plume Rise (2)

41  h = (1,6 F 1/3 x 2/3 ) / (u s )  h = [(1,6)(49,28) 1/3 (559,91) 2/3 ] / (5,67)  h = 70,3 m Perhitungan Plume Rise (3)  h m = 3 d V s / u s  h m = 3 (2,4) (11,7) / 5,67  h m = 14,9 m Hitung Buoyant Plume Rise Hitung Momentum Plume Rise

42 H = h s +  h H = 35 + 70,3 H = 105,3 m Tinggi Akhir Plume

43 Untuk stabilitas "C": Koef Dispersi Horizontal:  ey = [  y 2 + (  h / 3,5) 2 ] 1/2  ey = [ (130.9) 2 + (70,3/ 3,5) 2 ] 1/2  ey = 132,4 m Koef Dispersi Vertical:  ez = [  z 2 + (  h / 3,5) 2 ] 1/2  ez = [ (77,7) 2 + (70,3 / 3,5) 2 ] 1/2  ez = 80,3 m Perhitungan  y &  z

44 y = 0 z = 0 u s = 5,67 m/s  y = 132,4 m  z = 80,6 m H = 105,3 m Q = 100 g/s Data Input Perhitungan Dispersi Berdasarkan Persamaan Gauss

45 e 0 = 1 0,85160,000263  = 0,000263 x 1 x 0,8516  = 0,0002240 g/m 3 or  = 224,0  g/m 3

46 Penerapan Dengan MS Excel: Model Sumber Garis (Line Source)

47 Penerapan Dengan ScreenView

48 ScreenView (2)

49 ScreenView (3)

50 Grafik Hasil

51 Tabel Hasil

52 Terima Kasih