Повышение точности контроля концентрации выбросов в атмосфере города стационарными источниками

• Автор: Шестопалов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л Проблема загрязнения атмосферы

1.2 Предварительный анализ данных

1.3 Применение математического моделирования

1.3.1 Модель на основе уравнения гидротермодинамики атмо- 26 сферы

1.3.2 Модель циркуляции атмосферы с учетом теплового излу- 28 чения большого города

1.4 Постановка задачи

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 32 КОНЦЕНТРАЦИИ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРЕ НА ОСНОВЕ

УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА С УТОЧНЕННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ТУРБУЛЕНТНОЙ ДИФФУЗИИ

2.1 Классическая модель, основанная на уравнении переноса

2.2 Метод расщепления

2.3 Аппроксимация уравнения переноса
2.4 Расчет мощности источника выбросов
2.5 Расчет начальных условий с применением методики ОНД-86
2.6 Построение математической модели
2.7 Определение коэффициентов турбулентной диффузии
3 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА 66 КОНЦЕНТРАЦИИ ВЫБРОСОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИХ ОЦЕНКИ
3.1 Графики распределения концентрации
3.2 Сравнительный анализ результатов
4 ПРОГРАММНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

4.1 Предварительный анализ данных, выбор способа их обработ- 82 ки
4.2 Подготовка данных к построению выбранной модели
4.3 Выбор типа модели
4.4 Особенности построения сеточной модели
4.5 Анализ получившихся результатов и блок аналитики
4.6 Технические характеристики комплекса
4.7 Требования к работе комплекса
4.8 Пример работы комплекса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список используемой литературы
Список публикаций
Приложение 1 Суточная концентрация выбросов N02 для ГРЭС-1 106 за сентябрь 2006 г.
Приложение 2 Технологические параметры ГРЭС 1 за сентябрь 107 2006 г.
Приложение 3 Метеорологические параметры построения модели. 107 Удаленность 1000 м.
Приложение 4 Выбросы Ж)2 за 2004 год
Приложение 5 Зависимость коэффициентов для расчета парамет- 113 ров Гауссова распределения от класса устойчивости атмосферы при значении параметра шероховатости 0.1 м.
Приложение 6 Зависимость коэффициентов для расчета парамет- 113 ров Г ауссова распределения для нейтрального класса устойчивости атмосферы от значения параметра шероховатости, г.

Актуальность темы. Проблемная ситуация, сложившаяся в различных секторах экономики в городах России (в промышленности, жилищно-комунальном хозяйстве, транспорте и др.) к концу прошлого столетия, стимулировала интерес общества к разработкам так называемых стратегических планов развития урбанизированных поселений. Цель планов - повышение материального уровня жизни населения, основана на совершенствовании структуры городского хозяйства, привлечении инвестиций в перспективные сектора экономики, реформе жилищно-коммунального хозяйства.
Технология составления планов, заимствованная из арсенала развитых стран, предполагает использование сценарного подхода при описании взаимодействия составляющих триады: “экономика-экология-политика”. Потребовался инструмент, позволяющий оценить не только социально-экономические, но и экологические последствия реализации плана с учетом особенностей конкретной территории. Актуальность его создания возросла после недавнего озвучивания решения правительства о присоединении России к Киотскому протоколу, по которому выбросы загрязняющих веществ в атмосферу становятся объектом купли-продажи.
Прогностические задачи экологии решаются через построение и настройки аналитической и (или) регрессионной моделей, отражающих изменение интересующих параметров загрязнения во времени. Обобщенная математическая модель переноса вещества, генерируемого точечным источником, разработана академ. Г.И. Марчуком. Общая постановка задачи описания подвижного автотранспорта, как источника техногенного загрязнения окружающей среды, предложена В. Н. Луканиным. Основа этих математических моделей - уравнения переноса, движения, сплошности.

где ит- опасная скорость ветра, г = 0.67 —+1.67 (—)2-1.34 (—)3 при — <1
иш Н. II
ч П1 и . ,
г=— 12 при — >1
2(—)2
Расстояние от источника выбросов хти, на котором при скорости ветра и и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения сти (мг/м3), определяется по формуле: хти=рхт(100)
где р - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения — по формулам:

р=3 при — < 0.25 (106)

р=8.43(1-—)5+1 при 0.25< — <1
р=0.32 — +0.68 при —>1
и, и„
/И /Я
Максимальная концентрация с^ (мг/м ), достигающаяся на расстоянии х от источника выброса на оси факела при скорости ветра и, определяется по формуле
Сщх-^ ]Ст,
где э'] определяется по формулам:
8',=3(—)4-8(—)3+6(—)2при — <
Хт Хт Хт хм
т т т т
$,']= — при К— <8
0.1(—)2+1 *■