Математическое моделирование процессов распространения загрязнений окружающей среды

Полезное по теме: "Математическое моделирование процессов распространения загрязнений окружающей среды" от специалистов простым языком. Если необходимо уточнить актуальность на 2020 год, а также задать вопрос, то обращайтесь к дежурному юристу.

Методы математического моделирования при изучении процессов загрязнения окружающей среды

Беловский институт (филиал) Кемеровского госуниверситета

Методы математического моделирования при изучении процессов загрязнения окружающей среды

В связи с тем, что экспериментальное изучение вышеуказанных явлений является дорогостоящим, а в отдельных случаях не представляется возможным проводить полное физическое моделирование, представляют интерес теоретические методы исследования – методы математического моделирования [1]. В этом случае объект изучения не само явление, а его математическая модель, которая например, может представлять собой систему дифференциальных уравнений в частных производных с соответствующими начальными и граничными условиями.

Математические модели могут быть разделены на два класса: детерминистские и стохастические (вероятностные). В данной работе рассматриваются модели только первого типа.

Математическое моделирование, использующее детерминированный подход содержит следующие этапы:

Физический анализ изучаемого явления и создание физической модели объекта.

Определение реакционных свойств среды, коэффициентов переноса и структурных параметров среды и вывод основной системы уравнений с соответствующими начальными и граничными условиями.

Выбор метода численного или аналитического метода решения поставленной краевой задачи.

Получение дискретного аналога для соответствующей системы уравнений, если предполагается численное решение.

Выбор метода получения решения для дискретного аналога.

Разработка программы расчета для вычислительной машины. Тестовые проверки программы расчета. Получение численного решения системы дифференциальных уравнений.

Сравнение полученных результатов с известными экспериментальными данными, их физическая интерпретация. Параметрическое изучение исследуемого объекта.

Главное требование к математической модели – согласованность полученных результатов численного анализа с данными экспериментальных исследований.

Для выполнения этого достаточного условия необходимо чтобы:

— в математической модели выполнялись фундаментальные законы сохранения массы, энергии и импульса;

— математическая модель правильно отражала сущность изучаемого явления.

Конечно, ни одно явление невозможно абсолютно точно описать с помощью математической модели и поэтому очень важно указать пределы применимости модели, т.е. определить предположения, используемые при получении основной системы уравнений с соответствующими начальными и граничными условиями.

Для исследования вышеупомянутых сложных явлений перспективно использование понятий и методов механики сплошных многофазных реагирующих сред. Опыт применения данного подхода показывает, что для описания фундаментальных законов сохранения в основном могут быть использованы дифференциальные уравнения параболического типа. Так в работе [1] отмечается, что параболические уравнения — один из примеров универсальности математических моделей. С их помощью описывается широкий круг процессов совершенно различной природы (процессы переноса массы, энергии и импульса). Однако они применимы и ко многим процессам, которые рассматриваются как детерминированные (движение грунтовых вод, фильтрация газа в пористой среде и т.д.). Универсальность математических моделей — отражение единства окружающего нас мира и способов его описания. Поэтому методы и результаты, разработанные и накопленные при математическом моделировании одних явлений, относительно легко, «по аналогии», могут быть перенесены на широкие классы совсем других процессов [1].

Например, рассмотрение дифференциальных уравнений, описывающих теплообмен и гидродинамику, показывает, что зависимые переменные, описывающие данные процессы, подчиняются обобщенному закону сохранения. Если обозначить зависимую переменную Ф, то обобщенное дифференциальное уравнение примет вид:

математический моделирование природа загрязнение

(1)

где Г — коэффициент переноса (теплопроводности, диффузии и т.д.);

— источниковый член.

Конкретный вид Г и S зависит от характера переменной Ф. В обобщенное дифференциальное уравнение входят четыре члена: нестационарный, конвективный, диффузионный и источниковый. Зависимая переменная Ф обозначает различные величины, например, температура, массовая концентрация компонент, составляющая скорости, кинетическая энергия турбулентности и т.д.

Коэффициент переноса Г и источниковый член S в этом случае получают соответствующий смысл. Плотность ρ может быть связана с такими переменными, как массовая концентрация, давление и температура, через уравнение состояния. Эти переменные и составляющие скорости также подчиняются дифференциальному уравнению (1). Поле скорости должно также удовлетворять закону сохранения массы или уравнению неразрывности, имеющему вид

(2)

Уравнения (1) и (2) можно записать в тензорной форме, которые в декартовой системе координат имеют вид:

, i=1,2,3 (3)

(4)

Использование обобщенного уравнения позволяет сформулировать обобщенный численный метод и подготовить многоцелевые программы расчета.

В общем случае приходится решать нестационарные пространственные задачи, которые требуют значительных усилий при подготовке программ расчета и достаточно мощной вычислительной техники. Для преодоления вышеуказанных проблем в постановках задач используются обоснованные допущения, не оказывающие значительного влияния на результат расчетов при решении поставленной задачи.

В качестве примеров могут быть рассмотрены результаты математического моделирования распространения загрязняющей примеси в водоеме [3], загрязнения окружающей среды от автотранспорта [4, 5], возникновения лесных пожаров [2,6] и другие задачи.

Таким образом, с помощью построенной математической модели (в приземном слое атмосферы в водной среде и т.д.) можно исследовать динамику распространения загрязнения под влиянием различных внешних условий (температуры воздуха, скорости ветра, температурной стратификации в атмосфере и т.д.), а также параметров источника загрязнения. Сравнивая полученные данные с установленными предельно–допустимыми концентрациями (ПДК) можно проанализировать уровни загрязнения по различным компонентам в различные моменты времени и предложить пути снижения.

1. Самарский А.А., Михайлов, А.П. Математическое моделирование. / А.А. Самарский. — М.: Физматлит, 2001.

2. Гришин А.М. Математические модели лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992.

3. Перминов В.А., Харитонова C.В. Математическое моделирование распространения загрязнения в водоеме Наука и образование: Материалы V региональной научной конференции студентов и молодых ученых (22 апреля 2005 г.): в 2 ч. / Кемеровский государственный университет. Беловский институт (филиал). – Белово: Беловский полиграфист, 2005.

Читайте так же:  Попытка мелкого хищения

4. Perminov V. Mathematical modeling of environmental pollution by the action of motor transport. Advances in Scientific computing and Application, Science Press, Being/New York, 2004. — P. 341-346.

5. Perminov V. Mathematical Model of Environmental Pollution by Motorcar in an Urban Area // Lecture Notes in Computer Science, 2005, Vol. 3516, p. 139-142.

6. Perminov V. Mathematical modeling of crown forest fire initiation // Lecture Notes in Computer Science, Vol. 2667, 2003. — P. 549-557.

Модели загрязнения окружающей среды

Модели рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере

В основе моделей лежат представления о массовых балансах и о рассеивании загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Информация о массе выбросов и режимах эмиссий содержится в проектах предельно допустимых выбросах (ПДВ).

Моделирование процессов рассеивания осуществляется с помощью нескольких классов моделей, среди которых наиболее часто применяют упрощенные модели, полуэмпирические модели турбулентной диффузии, комбинированные модели и диффузионные модели.

Упрощенные модели используют для экспресс оценок распространения загрязняющих веществ в атмосфере. К ним относят так называемые гауссовы модели и методику ОНД 86, максимально адаптированную к усредненным условиям рассеивания в климатических зонах России.

Решение полуэмпирических уравнений турбулентной диффузии позволяет рассчитать перенос загрязняющих веществ с учетом метеорологических характеристик атмосферного воздуха, скорости и направления ветра.

Комбинированные модели используют гауссовы модели для описания горизонтальной диффузии и полуэмпирические модели турбулентной диффузии – для описания вертикального переноса.

Диффузионные модели основаны на теории турбулентного пограничного слоя и являются численными.

Модели рассеивания загрязняющих веществ в водной среде

Информация о массе выбросов и режимах эмиссий содержится в проектах ПДС.

Процессы переноса примесей моделируются гидрологическими моделями как для однородной, так и для стратифицированной жидкости.

Для химически активных веществ необходимо учитывать химические трансформации, происходящие в гидросфере.

Эколого-экономические модели управления состоянием окружающей среды и техногенными воздействиями на окружающую среду и здоровье населения.

Показатели и модели социально-гигиенического мониторинга

Показатели и модели социально-гигиенического мониторинга направлены на комплексный мониторинг показателей экологозависимой заболеваемости и смертности в тесной связи с наблюдением и анализом состояния окружающей среды в жилых, рекреационных и производственных зонах. При этом среди населения выделяют наиболее уязвимые социальные группы. В первую очередь это дети в возрасте до 15 лет. Наблюдения организуют в первую очередь в зонах наиболее высокого уровня шумового и химического загрязнения атмосферного воздуха, химического и биологического загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод, а также вод, используемых для хозяйственного и питьевого водоснабжения.

В число показателей социально-гигиенического мониторинга микротерриторий входят:

Показатели качества атмосферного воздуха

максимальные для неблагоприятных условий, среднесуточные и среднесезонные расчетные выбросы в секунду стационарных и передвижных точечных, объемных и линейных источников выбросов, что обеспечивается с помощью создания модели внутрисуточной и сезонной изменчивости потоков транспорта в узлах.

расчетные максимальные, среднесуточные и среднесезонные концентрации загрязнения атмосферного воздуха для всех жилых зон города

наблюдаемые максимально разовые, среднесуточные и среднесезонные концентрации загрязняющих веществ

расчетные уровни потенциального риска здоровью и жизни для веществ, по которым наблюдаемые или расчетные концентрации превышают предельно допустимые.

потенциальный ущерб здоровью и жизни с учетом всех потерь общества из-за заболеваемости и смертности.

Показатели качества питьевой воды

усредненные за год наблюдаемые концентрации загрязняющих веществ в РЧВ

расчетные среднесуточные концентрации химического загрязнения питьевой воды для всех жилых зон города (экстраполированные на основе данных наблюдений в РЧВ)

расчетные уровни потенциального риска здоровью для веществ, по которым наблюдаемые или расчетные концентрации превышают предельно допустимые (неканцерогенные риски).

расчетные уровни потенциального риска здоровью и жизни для канцерогенных веществ.

потенциальный ущерб здоровью и жизни с учетом всех потерь общества из-за заболеваемости и смертности.

Показатели шумового загрязнения

среднегодовой уровень измеренного шума в дБ(А) в отдельных точках

среднегодовой расчетный уровень шума в дБ(А) для жилых зон.

потенциальный риск здоровью от развития неспецифических эффектов.

расчетный уровень потенциального ущерба здоровью населения от развития неспецифических эффектов

Показатели загрязнения почв:

усредненные за год наблюдаемые концентрации загрязняющих веществ

расчетные уровни потенциального риска здоровью для веществ, по которым наблюдаемые концентрации превышают предельно допустимые (неканцерогенные риски).

расчетные уровни потенциального риска здоровью и жизни для канцерогенных веществ.

потенциальный ущерб здоровью и жизни с учетом всех потерь общества из-за заболеваемости и смертности.

Показатели и модели мониторинга эмиссий

Для эколого-экономического мониторинга кроме технологических и технических характеристик эмиссий важное значение имеют эколого-экономические характеристики проводимых мероприятий, направленных на снижение воздействия на окружающую среду и в конечном счете на здоровье населения. В этом случае конкретизируется представленная выше схема анализа предотвращенного ущерба здоровью населения, в которой проводится расчет рассеивания загрязняющих веществ без мероприятия и после реализации мероприятия и по изменению концентрации загрязняющих веществ в жилой или промышленной зоне проводят расчеты изменения ущерба здоровью.

Тема 16. Экологическое моделирование и прогнозирование

Система единого экологического мониторинга предусматривает не только контроль состоя­ния окружающей среды и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на си­туацию. Используя верхний иерархический уровень экологического мониторинга (сфера приня­тия решения), а также подсистему экологической экспертизы и оценки воздействия на окружаю­щую среду, появляется возможность управления источниками загрязнения на основании резуль­татов математического моделирования промышленных объектов или регионов. Под математи­ческим моделированием промышленных объектов понимается моделирование технологического процесса, включая модель воздействия на окружающую среду.

Система единого экологического мониторинга предусматривает разработку двухуровневых математических моделей промышленных предприятий с различной глубиной проработки.

Первый уровень обеспечивает детальное моделирование технологических процессов с уче­том влияния отдельных параметров на окружающую среду.

Читайте так же:  Материальное административное правонарушение

Второй уровень математического моделирования обеспечивает эквивалентное моделирова­ние на основе общих показателей работы промышленных объектов и степени их воздействия на окружающую среду. Эквивалентные модели необходимо иметь прежде всего на уровне админи­страции региона с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки, а также оп­ределения размера затрат на уменьшение количества вредных выбросов в окружающей среде.

Моделирование текущей ситуации позволяет с достаточной точностью выявить очаги за­грязнения и выработать адекватное управляющее воздействие на технологическом и экономи­ческом уровнях.

При практической реализации концепции единого экологического мониторинга не следует забывать: о показателях точности оценки ситуации; об информативности сетей (систем) изме­рений; о необходимости разделения (фильтрации) на отдельные составляющие (фоновые и от различных источников) загрязнения с количественной оценкой; о возможности учета объектив­ных и субъективных показателей. Данные задачи решает система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов.

Изменение состояния биосферы под влиянием природных процессов находится в динамиче­ском равновесии, и происходят весьма медленно. Антропогенные же воздействия специфичны и могут вызывать локальные изменения компонентов среды очень быстро. Виновниками этого чаще всего являются загрязняющие вещества – «побочные» продукты жизнедеятельности чело­века, в основном ксенобиотики и чужеродные для биосферы. Они, представляют собой органи­ческие и неорганические отходы хозяйственной деятельности человека. Поэтому для измене­ния, оценки и прогноза реакции биосферы на техногенную нагрузку создаются системы экологи­ческого мониторинга, конечная цель которых в обеспечении экологической безопасности всех живых организмов, включая человека.

Математическое моделирование процессов распространения загрязнений окружающей среды

Тема: Математическое моделирование окружающей среды.

Студент группы ВТ26-5

Красноярск’ 370 лет

При изучении любого явления вначале получают качественное описание проблемы. На этапе моделирования качественное представление переходит в количественное. На этом этапе определяют функциональные зависимости между переменными для каждого варианта решения и входных данных выходные данные системы. Построение моделей – процедура неформальная и очень сильно зависит от опыта исследователя, всегда опирается на определённый опытный материал. Модель должна правильно отражать явления, однако этого мало – она должна быть удобной для использования. Поэтому степень детализации модели, форма её представления зависят от исследования.

Изучение и формализация опытного материала – не единственный способ построения математической модели. Важную роль играет получение моделей, описывающих частные явления, из моделей более общих. Сегодня математическое моделирование применяют в различных областях знаний, выработано немало принципов и подходов, носящих достаточно общий характер.

Основная задача научного анализа – выделить реальные движения из множества мысленно допустимых, сформулировать принципы их отбора. Здесь термин “движение” употребляется в широком смысле – изменения вообще, всякое взаимодействие материальных объектов. В различных областях знаний принципы отбора движений разные. Принято различать три уровня организации материи: неживая, живая и мыслящая. На самом нижнем уровне – неживой материи – основными принципами отбора являются законы сохранения вещества, импульса, энергии и т.п. Любое моделирование начинается с выбора основных (фазовых) переменных, с помощью которых записывают законы сохранения.

Законы сохранения не выделяют единственного решения и не исчерпывают всех принципов отбора. Очень важны различные условия (ограничения): граничные, начальные и др.

На уровне живой материи все принципы отбора движений, справедливые для неживой материи, сохраняют свою силу. Поэтому и здесь процесс моделирования начинается с записи законов сохранения. Однако основные переменные оказываются уже иными.

Преимущества математических моделей состоят в том, что они точны и абстрактны, передают информацию логически однозначным образом. Модели точны, поскольку позволяют осуществлять предсказания, которые можно сравнить с реальными данными, поставив эксперимент или проведя необходимые наблюдения.

Модели абстрактны, так как символическая логика математики извлекает те и только те элементы, которые важны для дедуктивной логики рассуждения, исключая все посторонние значения.

Недостатки математических моделей заключаются часто в сложности математического аппарата. Возникают трудности перевода результатов с языка математики на язык реальной жизни. Пожалуй, самый большой недостаток математической модели связан с тем искажением, которое можно привнести в саму проблему, упорно отстаивая конкретную модель, даже если в действительности она не соответствует фактам, а также с теми трудностями, которые возникают иногда при необходимости отказаться от модели, оказавшейся неперспективной. Математическое моделирование настолько увлекательное занятие, что “модельеру” очень легко отойти от реальности и увлечься применением математических языков к абстрактным явлениям. Именно поэтому следует помнить, что моделирование в прикладной математике – это лишь один из этапов широкой стратегии исследования.

Моделирование водных экосистем:

Научно-технический прогресс, развитие сельского хозяйства, урбанизация привели к загрязнению природных вод. Проблема загрязнения вод приобрела глобальный характер. В настоящее время выделяют химическое, физическое, биологическое, тепловое, радиоактивное типы загрязнений.

Загрязняющие вещества, в зависимости от типа источника загрязнения, разными путями попадают в водную среду. Они могут поступать из атмосферы; могут быть смыты склоновым стоком с сельскохозяйственных полей и угодий в подземные и речные воды; загрязнение также может быть бактериальным в результате развития и отмирания водной растительности. Поступление загрязняющих веществ в водоём может происходить непрерывно (по времени) или в результате массового сброса, в виде точечных или распределённых в пространстве источников.

При имитационном моделировании качества воды необходимо совместное описание гидрофизических и химико-биологических процессов. Задача моделирования заключается в том, чтобы научиться предвидеть, возможно, более отдалённые последствия вмешательства человека в установившийся в природе круговорот веществ и уметь нейтрализовать нежелательные результаты.

Под экосистемой понимают единый природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором экологические компоненты связаны между собой причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии. Водная экосистема является элементом системы более высокого порядка – биосферы. Водоём – открытая система, связанная с окружающей средой входными и выходными данными.

Читайте так же:  Доверенность на участие в административных делах

Остановимся на описании водных потоков и в качестве примера Упрощённое уравнение для расчёта температурного режима реки. Температурный режим водных потоковописывается уравнением теплопроводности Фурье –Кирхгофа:

,

где x, y, z – декартовы координаты, t – время, T – температура, — составляющие вектора скорости, с — удельная теплоёмкость воды, p — плотность среды, — коэффициенты теплопроводности, Sv — внутренние источники тепла. Для водных потоков в руслах рек и каналов обычно принимают x-овую и z-овую составляющие вектора скорости равными нулю и тоже равным нулю.

Математическое моделирование глобального развития:

В настоящее время проблема “Человек и среда его обитания” широко обсуждается во всём мире. Рост населения, истощение природных ресурсов, отрицательные воздействия человека на окружающую среду, нехватка продуктов питания в некоторых развивающихся странах – вот основные аспекты этой проблемы. В условиях научно-технической революции воздействие человека на окружающую его среду приобрело масштабы, которые можно сравнить с природными процессами. Возникла реальная угроза необратимых отрицательных последствий. Современные социально-экономические процессы взаимодействия человека и окружающей среды настолько сложны и масштабны, что нельзя пассивно надеяться на их стихийную адаптацию в желательном направлении. Возникает задача – изучить действие всех в совокупности факторов, обуславливающих развитие человечества, найти пути сознательного управления этим развитием.

В этих условиях важным инструментом анализа управления развитием сложных систем становятся методы математического моделирования. Методологической базой комплексного исследования наиболее важных сторон развития человеческого

Ильина Юлия Викторовна

Факультет: институт информатики и искусственного интеллекта

Кафедра системного анализа и моделирования

Специальность «Системный анализ и управление»

Электронные библиотеки

Моделирование процеccов загрязнения атмосферы с использованием параллельных вычислений

Моделирование процессов распространения загрязняющих вредных веществ в воздухе рабочих зон производственных площадок предприятий АПК

Представлены методики расчёта и уменьшения загрязняющих веществ атмосферы

Излагаются результаты выполненных исследований по разработке методов краткосрочного прогноза загрязнения воздуха с учетом возможности регулирования выбросов в атмосферу при неблагоприятных метеорологических условиях

Проблемы экологической безопасности России

Освещаются вопросы мониторинга загрязнения природной среды и климата, методы прогнозирования погоды, водности, изменений климата.

Техническая и справочная литература

Крупнейшая библиотека Украины, главный научно-информационный центр государства. Входит в число десяти крупнейших национальных библиотек мира.

Пособие посвящено проблемам использования моделей оценки и прогноза загрязнения приземного слоя атмосферы промышленными выбросами. Рассматриваются модели оценки загрязнения атмосферы, используемые в задачах экологической экспертизы.

Техническая литература, в которой представлены вопросы о предельно допустимых концентрациях вредных веществ в воздухе и в воде.

Методические указания по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров.

Специализированные сайты и порталы

Создание и описание системы экологического мониторинга атмосферного воздуха Донецким горсоветом

Описание основных источников загрязнения атмосферы

Информация по регистру выбросов и переносу загрязнителей,деятельности разных стран и организаций в данной области

Модели прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха

Моделирование процессов распространения вредных примесей в атмосфере

Научный руководитель: к. ф. — м. н., доц. Володин Николай Александрович

Ссылки по теме выпускной работы

Материалы магистров ДонНТУ

Руководитель: доц.И.В. Беляева

Руководитель: к.т.н., доц. В.И. Назаренко

Руководитель: доц. И.В. Беляева

Руководитель: профессор, д.т.н. Г.В. Аверин

Научные работы и статьи

Авторы: Schwarz K.G., Shklyaev V.A.

Описание: Моделирование распространения загрязнения в атмосфере в течение критических ситуаций, связанных с высоким мощным выбросом при аномальных температурных условиях.

Авторы: Ким Ж.В., Мироненко В.Ф., Михайлов А.В

Описание: Введение разработанной управляемой системы мониторинга позволяет решать задачи по размешению новых предприятий с учётом уровня загрязнения в определённом районе.

Автор: Сериков Ф.Т.

Описание: Моделирование и анализ расчётных приземных концентраций загрязняющих веществ.

Автор: Ионисян А.С

Видео (кликните для воспроизведения).

Описание: Предложена математическая модель рассеяния активной примеси в атмосфере.

Автор: Мохаммед М.Х.

Описание: Определение условий распространения в атмосфере антропогенных выбросов от энергетических объектов,находящихся на территории Ирака,и их количественная оценка воздействия на здоровбе населения и окружающую среду на основе модели диффузии вредных примесей.

Авторы: Равшанов Н., Шарипов Д.К., Хамдамова Р.

Описание: Разработана математическая модель и численный алгоритм для проведения вычислительного эксперимента на ЭВМ с целью анализа исследования и прогнозирования распространения вредных веществ в атмосфере.

Автор: Бурков А.И.

Описание: Разработана модель поведения 3В в системе «почва-атмосфера» для случая локального загрязнения подстилающей поверхности.

Автор: Заводник В.В.

Описание: Проведён анализ процессов распространения вредных примесей в атмосфере. Предложен модифицированный алгоритм решения системы линейных уравнений большой размерности с разреженной матрицей коэффициентов, полученных на основе использования схемы упорядочивания узлов дискретной сетки D4, значительно упрощающей процедуру решения численного аналога редуцированных моделей этих процессов, описанных дифференциальными уравнениями в частных производных параболического вида.

Авторы: Панарин В.М., Горюнкова А.А., Пушилина Ю.Н., Ррощупкин Э.В.

Описание: Проведение моделирования загрязнения атмосферы территории Ясной Поляны оксидом углерода, диоксидом серы и оксидом азота, содержащимися в выбросах прилежащих предприятий, а также сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными.

Автор: Пискунова Е.Г.

Описание: На основе численного моделирования решена актуальная задача по исследованию мезомасштабного распределения примесей в атмосфере, имеющее важное прикладное значение для прогноза опасных экологических ситуаций.

Автор: Смирнов Е.А.

Описание: В результате проведенной работы была разработана информационная система для моделирования распространения загрязнения атмосферного воздуха с помощью методики ОНД-86, была создана архитектура системы, разработаны и реализованы в программных модулях оригинальные алгоритмы для расчета полей значений приземных концентраций вредных веществ.

Автор: Малинина Н.А.

Описание: Разработаны алгоритмы с использованием известных видов математических моделей распространения загрязнения в воздухе для высотных источников. Предложены принципы и методы создания систем экологического мониторинга и управления качеством воздушной среды. Разработаны принципы управления загрязнением воздушного пространства, то есть определение и вычисление факторов, влияющих на уменьшения выбросов промышленных предприятий.

Читайте так же:  Обстоятельства исключающие производство по делу об административном

Автор: Марчук Г.И.

Описание: Математическое моделирование проблем, связанных с охраной окружающей среды. Изучается вопрос об оценке загрязнения атмосферы и подстилающей поверхности пассивными и активными примесями, даётся метод предвычисления областей возможного размещения предприятий, рассматривается проблема затрат на восстановление окружающей среды и другое.

Авторы: Лисанов М.В., Пчельников А.В., Сумской С.И.

Описание: Введение эффективных характеристик в физическую модель рассеяния облака. Представлены уравнения для расчёта массы и внутренней энергии облака рассеивающего вещества.

Авторы: Потемкин В.Л., Латышева И.В., Макухин В.Л., Ходжер Т.В.

Описание: Выполнен анализ данных, полученных при изменении с помощью газоанализатора концентраций диоксида серы за холодный период 2005 г. в окрестностях г. Иркутска в сопоставлении с метеорологическими условиями за этот же период. Проведены численные расчёты для исследования формирования областей максимальных концентраций озона. Выполнены исследования влияния скорости и направления ветра, концентрации водяного пара на процессы распространения и трансформации примесей.

Автор: Безруков Р.Е.

Описание: Создание математической модели, адекватно описывающей распространение выбросов энергетических предприятий в атмосфере.

Автор: Федосеев А.А.

Описание: Разработана математическая модель распространения газообразных и твёрдых продуктов сгорания ТЭЦ в приземном слое атмосферы в трёхмерной постановке.

Авторы: Аргучинцев В.К., Аргученцева А.А.

Описание: Описание математических моделей для решения задач охраны атмосферы, гидросферы и подстилающей поверхности. Используются трёхмерные нестационарные модели мезомасштабных процессов в атмосфере. Вуравнениях переноса примесей учитываются химические реакциии.

Авторы: Сузан Д. В.

Описание: Построена модель атмосферы и процессов переноса в ней, позволяющая выполнять оперативные расчёты для оценки концентрации вредных примесей в воздушной среде с течением времени в результате аварийных и штатных их выбросов в воздушную среду.

Авторы: Борисова Л.Б.

Описание: Предложена модель системы «атмосфера-территория», на основе которой разработан критерий качества атмосферы, позволяющий провести комплексную оценку качества атмосферы и способный учитывать одновременно изменение метеоусловий, мощности источников выбросов и загрязненности атмосферного воздуха прилегающей территории.

Авторы: Каменева И.П., Попов А.А.

Описание: Разработана компьютерная система, которая обеспечивает информационную поддержку при решении актуальных задач охраны окружающей среды, связанных с регулированием выбросов в атмосферу от стационарных источников.

Авторы: Швыряев А.А., Меньшиков В.В.

Описание: Рассмотрены вопросы оценки риска от систематического и аварийного загрязнения атмосферы в исследуемом регионе. Приводится математическое обеспечение, в основу которого положены известные подходы к моделированию распределения примесей загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Авторы: Шабалов А.А.

Описание: Разработана математическая модель системы управления очистными агрегатами, обеспечивающая эффективную очистку газовоздушной смеси от нескольких загрязняющих веществ в зависимости от их концентрации, качества топлива и режима работы котла.

Авторы: Подольская Л.П., Стрежнева Е.Л.

Описание: Была разработана статистическая схема прогноза зтапов высокого уровня загрязнения воздуха по методу графической регрессии. С использованием прогностической схемы было составлено 7 прогнозов этапов высокого уровня загрязнения воздуха, из которых оправдалось 5.

Авторы: Бакиров К.Б.,Дуйшоков К.Д.

Описание: Доказано,что концентрация вредных примесей возрастает при скоростях ветра, близких к опасным, за счет поступления вредных примесей от высотных источников (труб ТЭЦ) в нижний приземный слой воздуха. При штиле и приподнятой инверсии на уровне источника выбросов отмечаются самые высокие уровни концентрации вредных примесей приземного слоя воздуха.

Англоязычные материалы

Air pollution is a major cause for concern these days with increasing awareness of its harmful effects on the environment. Here is a discussion about it as well as a few air pollution control systems.

Serious ecological implications and health risks associated with industrial air pollution.

Моделирование процессов загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленного предприятия

Установление зависимости уровня концентрации, создаваемой выбросами предприятий, от местоположения источника выбросов. Разработка атмосферных мероприятий по снижению уровня концентрации и контрольных расчетов, подтверждающих достаточность мероприятия.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 28.06.2011
Размер файла 56,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Моделирование процессов загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленного предприятия»

разработка проведения примеси в атмосфере; установление зависимости уровня концентрации, создаваемой выбросами предприятий, от местоположения источника выбросов, особенностей газовоздушной смеси, выходящей из источника, орографических и метеорологических параметров, режима работы предприятия;

определение расстояния от n-го источника выброса, на котором концентрация i-го вредного вещества достигнет максимального значения;

разработка комплекса атмосферных мероприятий по снижению уровня концентрации, проведение контрольных расчетов, подтверждающих достаточность мероприятия.

концентрация выброс атмосферный предприятие

1. Определить параметр ѓ

где w_ — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

Д — диаметр устья источника выброса, м.

Н — высота источника над уровнем земли, м;

T — разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной согласно СНиП 2.01.01. -82 средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года 20,6 o ;

T=80 o -20, 6 o =59,4 o

T=80 o -20, 6 o =59,4 o

T=24 o -20, 6 o =3,4 o

2. Определить параметр

V1 — расход газовоздушной смеси, м 3 /с;

3. Определить параметр ‘

4. Определить параметр ѓe

5. Определить коэффициент m

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формуле:

6. Определить коэффициент n

Коэффициент n определяется в зависимости от м по формуле:

Коэффициент n определяется в зависимости от м по формуле:

Коэффициент n определяется в зависимости от м по формуле:

7. Определить значение максимальной приземной концентрации по каждому i — му веществу Смi с учетом местоположения источников выбросов относительно друг друга.

Читайте так же:  Описка в протоколе об административном правонарушении

В данном случае источники расположены более 10 м друг от друга, выбрасывающих одно и тоже i-ое химическое вещество, определяем суммарную концентрацию i-го вещества по формуле:

где А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, безразмерный; согласно (1) для территории от 50 о с.ш. до 52 о с.ш. равен 180;

М — масса i-го вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

F — коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ;

Н — высота источника над уровнем земли, м;

V1 — расход газовоздушной смеси, м 3 /с;

?Т — разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равно согласно СНиП 2.01.01 — 82 средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года 20,6 о ;

— коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, безразмерный;

m, n — коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются в зависимости от параметров f, м.

Для источника №1: оксид углерода

Для источника №1: оксиды азота

Для источника №2: оксид углерода

Для источника №2: оксиды азота

Для источника №3: сварочный аэрозоль

Для источника №3: фтористый водород

Для источника №3: оксиды марганца

8. Заполнить графу 13.

9. Сравнить значение максимальной приземной концентрации Смi, создаваемой выбросами предприятия с ПДК (графа 16).

10. Определить безразмерный коэффициент d.

11. Определить расстояния Х м (п).

12. Пересчитать Мi в т/год, заполнить графу 12.

По результатам расчета источника 3 (сварочный аэрозоль и оксиды марганца) рекомендую оборудовать источник 3 скруббером с мокрой очисткой, с Эог = 99,5%

М(сварочный аэрозоль) = 0,95 • 0,005 = 0,0047 (г/с)

М(оксиды марганца) = 0,064 • 0,005 = 0,00032 (г/с)

13. Определить достаточность предложенных мероприятий. Провести контрольные расчеты массы выброса после ГОУ М’i в г/с и в т/год, а также максимального значения приземной концентрации Смi.

ПДК мероприятий разработки сварочного аэрозоля = 0,5 мг/м 3 0,0054 мг/м 3

ПДК мероприятий разработки оксида марганца= 0,01 мг/м 3 0,00036 мг/м 3

14. Установить значение ПДВi, т/год по каждому химическому веществу, по результатам заполнить графу 14.

Рассматриваем два случая:

1) по веществам, по которым нет превышения ПДК м.р.i (уровень загрязнения не повышенный).

где Мi, т/год — фактическая масса Я — го химического вещества. Рассчитываем переводом Мi, г/с (гр. 11) в т/год. Если учитываем год с 251 рабочим днем и двухсменную работу предприятия, то

где 14,45 — переводной коэффициент.

Таким образом, для источника №1, источника №2, источника №3 фтористый водород (по веществам, по которым нет превышения ПДК м.р.i) рассчитываем по формуле

2) по веществам, по которым есть превышения ПДК м.р.i (уровень загрязнения повышенный, планируются атмосфероохранные мероприятия):

где Мi‘, т/год — масса Я — го химического вещества после атмосфероохранного мероприятия, при выбросе которой не будет создаваться повышенного уровня загрязнения, т.е. С ‘мi, мг/м 3 не превышает ПДК м.р.i.

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Загрязнения атмосферного воздуха промышленными выбросами. Основные источники искусственных аэрозольных загрязнений воздуха. Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения. Мониторинг атмосферного аэрозоля промышленного города.

реферат [1,1 M], добавлен 07.12.2010

Определение санитарно-защитной зоны промышленного предприятия в г. Купянск, где источником выбросов загрязняющих веществ является котел. Расчет приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосфере на различных расстояниях от источников выбросов.

курсовая работа [821,2 K], добавлен 08.12.2015

Проведение наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха на маршрутных и передвижных постах. Оценка негативных последствий загрязнения окружающей среды выбросами автотранспорта. Проведение наблюдений за химическим составом атмосферных осадков.

курсовая работа [159,7 K], добавлен 18.02.2015

Оценка загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта в городе Ханты-Мансийске. Замеры концентрации формальдегида, с помощью переносного газоанализатора ГАНК-4. Устройство газоанализатора, принцип его действия. Порядок работы с прибором.

лабораторная работа [154,2 K], добавлен 22.10.2013

Определение загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника. Коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса. Расчёт приземной концентрации древесной пыли. Фоновая концентрация загрязняющего вещества.

контрольная работа [680,2 K], добавлен 03.02.2014

Расчет выбросов оксидов азота, оксидов серы, оксида углерода и твердых загрязняющих веществ. Организация санитарно-защитной зоны. Разработка мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Определение графика контроля за выбросами.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 02.05.2012

Формула оценки концентрации окиси углерода. Особенности определения коэффициента токсичности автомобилей. Исследование и расчет уровня загрязнения воздуха окисью углерода на магистральной улице с многоэтажной застройкой с двух сторон и уклоном 2°.

лабораторная работа [375,4 K], добавлен 26.10.2013

Основные источники антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха. Особенности мониторинга стационарных источников газовых выбросов. Анализ причин и последствий загрязнения атмосферы газопылевыми выбросами. Расчет концентрации фторидов в растворах.

лабораторная работа [153,4 K], добавлен 25.03.2012

Получение данных для расчета загрязнения атмосферного воздуха на исследуемом участке автомобильной магистрали. Оценка интенсивности движения автотранспорта. Расчет уровня загрязнения отработанными газами автотранспорта по концентрации оксида углерода.

практическая работа [493,7 K], добавлен 11.04.2016

Экологическое нормирование в области охраны атмосферного воздуха. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Результаты расчетов уровня загрязнения. Мероприятия по регулированию выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях.

Видео (кликните для воспроизведения).

курсовая работа [42,5 K], добавлен 17.03.2014

Источники

Математическое моделирование процессов распространения загрязнений окружающей среды
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here