Численное моделирование распространения и влияния примесей в задачах окружающей среды

• Автор: Егоров, Владимир Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.00.00
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1988
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с.

Введение

Глава I. Математическое моделирование распространения

загрязняющих примесей

1.1. Постановка задачи о распространении примеси

1.2. Построение аналитических решений задачи

1.3. Комбинированная модель распространения примеси

1.4. Описание численного алгоритма решения задачи

1.5. Примеры расчета поля концентрации от точечных источников загрязняющей примеси в верхнем
слое океана

1.6. Траекторно-диффузионная модель распространения загрязняющих примесей

Глава 2. Идентификация параметров в моделях переноса и

диффузии примесей
2.1. 0 влиянии параметра Л в диффузионных моделях
2.2. Определение величины параметра Л
2.3. Определение величин коэффициентов турбулентной диффузии
Глава 3. 0 выборе глубины сброса отходов при выработке океанических месторождений железо-марганцевых
конкреций
Заключение
Литература

Рост промышленного производства ведет к значительному увеличению вредных выбросов антропогенного характера. Поступление вредных выбросов в окружающую среду непрерывно нарастает и наносит все более заметный ущерб экосистеме. Значительная часть выбросов через дымовые трубы предприятий, энергетических установок и других объектов попадает в атмосферу. Количество антропогенных выбросов в атмосферу из года в год увеличивается и составляет в настоящее время десятки миллионов тонн. Попадая в атмосферу в виде загрязняющих её примесей, аэрозольные и газовые вещества выбросов подхватываются течениями воздушных масс. Эти течения, имея преимущественно турбулентный характер, способствуют рассеянию загрязняющих примесей по большим территориям и могут осуществлять их перенос на самые разные расстояния от источников. Так, крупнодисперсная фракция примесей, оседая под действием силы тяжести, может выпасть на подстилающую поверхность практически рядом с источником. В то же время мелкодисперсная и газовая часть примесей и их вторичные продукты, вступающие в химические реакции с водяными каплями и кристаллами льда, могут под воздействием атмосферных осадков выпасть на подстилающую поверхность как на небольшом, так и на более значительном удалении от источника. Немалую роль, например, в вымывании загрязняющих веществ из атмосферы играют получившие распространение в ряде промышленно развитых стран "кислотные дожди". Оставшаяся в воздухе часть примесей в зависимости от метеоусловий, может переноситься турбулентными течениями атмосферы на значительные расстояния. Действительно, все более актуальной проблемой в последние годы становится "трансграничный

перенос", когда относительно высокие концентрации загрязняющих примесей отмечаются на расстояниях в десятки, сотни, а иногда и тысячи километров от производящих их индустриальных объектов.
Возрастающие темпы распространения зягрязняющих примесей приводят к существенному увеличению загрязнения окружающей среды. Известно, что загрязнение воздуха и подстилающей поверхности больших городов и промышленных районов в последние десятилетия заметно возросло и нередко начинает превышать санитарно допустимые нормы. Фиксируются существенные уровни загрязнения в некоторых обширных районах, свободных от промышленной деятельности. Отмечаются изменения в фоновых концентрациях ряда атмосферных примесей /90/.
Значительная часть поступающих в атмосферу загрязняющих примесей образует активные или токсичные соединения, либо являются таковыми. Эти соединения тем или иным образом из атмосферы попадают в почву и биоту. Вовлекаясь в биологические циклы,такие соединения оказывают,как правило, угнетающее воздействие на живые организмы. Так, в ряде развитых стран в последние годы приобретает все большее распространение явление "гибели лесов", при котором наблюдается опасное поражение лесных насаждений на значительных территориях, обусловленное повышенным уровнем присутствия загрязняющих веществ. Подобные негативные для экосистемы явления имеют место как в промышленных регионах, так и в свободных от крупной промышленности и даже заповедных районах. Растительная компонента экосистемы суши обладает, по-видимому, весьма значительной способностью к аккумулированию и переработке загрязняющих примесей, благоприятствуя процессу очищения воздушного бассейна. Однако превышение допустимых экологиче-

Следовательно, если только выполнены оценки (1.35), (1.36), то с точностью до малой величины £ решение задачи (1.57) совпадает с зависимостью (1.60), в которой функция Ф* дается формулой (1.53).
Для нахождения приближенного решения второй из приведенных задач (1.58) на интервале } воспользуемся разложением функции в ряд Тейлора по малому параметру
% (Ьн) - % «;) + о(гV

% (^н) = У -У(г) (1.61)
+(1?4 г?) г + 01ггг^■
Отметим, что устойчивость процесса (1.61) будет иметь место, например, для функций V3 из Л , имеющих ограниченные производные первого и второго порядка по СС, ^ . Таким образом,
решение задачи (1.56) в рассматриваемом случае ограниченной по координатам Х3 у. области, если только параметр V мал и выполнены оценки (1.35), (1.36) с точностью до малой величины£" совпадает с функцией - (р± + ^ , где V? дается формулами (1.60), (1.53), а определяется выражением (1.61).
Задача (1.56) соответствует при ^ -* задаче (1.51),
возникающей при расщеплении исходной задачи. Решение второй возникающей при таком расщеплении задачи (1.52) и в настоящем случае будем строить численно по схеме (1.55), чем и завершаем формулировку алгоритма решения исходной задачи. Сформулированный алгоритм решения задачи (1.1), (1.2) в неоднородной по вертика-