Распространение тяжелых атмосферных выбросов с учетом ландшафта местности

• Автор: Мухаметшин, Салават Мидхатович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 89 с. : 14 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ
1.1 Обзор литературы
1.1.1. Распространение тяжелых атмосферных выбросов
1.1.2. Гравитационные течения
1.2 Математическое описание задачи
1.2.1 Основные уравнения
1.2.2 Задание сил трения
1.3 Численное решение задачи
1.3.1 Численный алгоритм
1.3.2 Разностная схема
ГЛАВА 2. КВАЗИОДНОМЕРНАЯ ТЕОРИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ АТМОСФЕРНЫХ ВЫБРОСОВ
2.1 Установившееся распространение выбросов
2.2 Некоторые особенности нестационарного процесса распространения выбросов
2.3 Выводы к главе
ГЛАВА 3. ДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЫБРОСОВ В
КВАЗИДВУМЕРНОМ ПРИБЛИЖЕНИИ
3.1 Основные допущения
3.2 Распространение выбросов по горизонтальной поверхности
земли
3.2.1 Влияние начальной формы облака выбросов на характер
распространения
3.2.Распространение выбросов при наличии флоры
3.3 Влияние рельефа местности на процесс растекания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
с! - характерный диаметр деревьев, м;
/(/„/,) - сила сопротивления со стороны земной поверхности и наземных объектов, м2/с2;
к(х,у, 0 - высота, отсчитываемая от поверхности земли, м;
Н(х,у) - координата верхней границы объема, занимаемого выбросом, м;
К - параметр, отвечающий за шероховатость земной поверхности, м; п - число деревьев на единицу площади, м'2;
Ч(ЯХ,ЧУ) = И -о-расход, м2/с; ги - эмпирический параметр, м;
/ - время, с;
г0(х,у) - функция, задающая рельеф местности; р - средняя плотность выброса, кг/м3; ра - плотность атмосферного воздуха, кг/м3;
0(их,оу) - средняя по вертикали скорость выброса, м/с;
X - безразмерный коэффициент, х ~ 1;
Я - коэффициент сопротивления со стороны земной поверхности.

ВВЕДЕНИЕ
В диссертации рассмотрено распространение тяжелых атмосферных выбросов по подстилающей земной поверхности, средняя плотность которых больше плотности атмосферного воздуха. При распространении таких выбросов учитывались рельеф местности и сопротивление со стороны земной поверхности и наземных объектов, распределенных на поверхности земли. Выявлены основные закономерности распространения, проанализированы влияние сил сопротивления и рельефа местности.
Актуальность темы. В течение последних десятилетий в связи с промышленным развитием городов в атмосферу выбрасывается гигантское количество загрязняющих веществ. Объемы выбросов достигают ежегодно многих миллионов тонн. Атмосферные выбросы с отрицательной плавучестью распространяясь по земной поверхности представляют наибольшую опасность. Например, многие токсичные вещества (хлор, аммиак и др.), хранятся под давлением в сжиженном виде. При разрыве резервуара или трубопровода такие вещества мгновенно испаряются и образуют токсичное облако, которое растекается по поверхности земли. В связи с этим особенно актуально создание математических моделей распространения таких выбросов в условиях, близких к реальным промышленным площадкам и жилым массивам.
Цель работы. Изучить процесс распространения тяжелых атмосферных выбросов на основе математической модели, построенной на основе теории «мелкой воды». Выявить закономерности динамики движения таких выбросов, а также факторы, оказывающие влияние на процесс движения.
Основные задачи:
1. Изучение установившегося течения выбросов по наклонной поверхности земли в зависимости от начальных параметров течения, наличия флоры и наклона подстилающей поверхности.

где С - коэффициент Шези. Для определения коэффициента Шези существует несколько подходов, в частности можно использовать формулу Маннинга
где п - коэффициент шероховатости стенок русла,/? - гидравлический радиус.
Гидравлический радиус /? равен отношению поперечного сечения потока 5 к смоченному периметру А, представляющему собой периметр той части поперечного сечения русла, которая смочена движущимся потоком:
Величина /? не имеет особого физического смысла, при помощи этой величины пытаются приближенно учесть влияние формы, а также размеров живого сечения потока на движение жидкости.
Для определения коэффициента п в литературе [8, 59] представлены различные подходы в зависимости от типа русел с различной степенью зарастаемости. Экспериментальные данные приведены в [59]. В данной работе принимается, что Я = И, тогда получим
Полагая /г,=(п2)3, где К - эффективный параметр, отвечающий за шероховатость поверхности, получим:
С = -Л1/6 п