Разработка математической модели функционирования системы наблюдения, контроля и регулирования загрязнения атмосферы

• Автор: Петрова, Татьяна Модестовна
• Шифр специальности: 11.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. АДАПТИВНАЯ МОДЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ГОРОДА
1.1 Обследование города с целью планирования мероприятий по созданию системы контроля за загрязнением атмосферы
1.2 Определение интенсивности источников
1.3 Определение коэффициента турбулентного обмена у земли и расчет мощностей неучтенных в модели источников
2. РАЗМЕЩЕНИЕ ПУНКТОВ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ
» АТМОСФЕРЫ ГОРОДА
| 2.1 Постановка задачи оптимизации
2.2 Методика решения
2.3 Результаты
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТОЧНИКА И ВЕЛИЧИНЫ АВАРИЙНОГО
| ВЫБРОСА
3.1 Постановка задачи
3.2 Алгоритм решения и результаты
3.3 Выводы
4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
4.1 Постановка оптимизационных задач 1-го и 2-го типа
! 4.2 Решение задачи 1-го типа
4.3 Решение задачи 2-го типа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
; СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
!» ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Оптимальный поиск решений народнохозяйственных проблем порождает широкий класс задач по охране и управлению качеством окружающей среды. С целью объективного и достоверного контроля качества воды, воздуха, почвы, оперативного принятия решений по регулированию процесса загрязнения и улучшению текущего и прогнозируемого состояния окружающей среды создаются автоматизированные системы контроля. Создание такой системы представляет собой непростую задачу, включающую в себя выбор оптимального количества и состава параметров, контролируемых системой, надежности, точности и диапазона их измерения, достоверность передачи и обработки измерений. При планировании природоохранных мероприятий, требующих управления выбросами действующих промышленных объектов, необходимо учитывать особенности гидрометеорологического режима и ограничения санитарного и социально-экономического характера. Поэтому для достижения цели приходится вводить большое количество критериев, позволяющих формализовать задачу.
В системе управления качеством окружающей природной среды важным звеном является контроль за антропогенным влиянием — экологический мониторинг. Полный комплекс мониторинга включает в себя наблюдение и контроль за уровнем загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и морских вод, биологических продуктов, донных отложений и других объектов внешней среды, контроль за качеством,

состоянием и рациональным использованием полезных ископаемых, водных ресурсов, земель, рыбных запасов, лесов и других природных ресурсов, а также наблюдение за состоянием всех экологических систем и биосферы в целом.
Функциональные задачи мониторинга заключаются не только в наблюдении за состоянием окружающей среды, но также в выявлении источников загрязнения и антропогенных факторов, в оценке состояния природной среды с точки зрения действующих нормативов, в прогнозе возможных изменений в окружающей природной среде под влиянием хозяйственной деятельности человека, в выработке рекомендаций для оптимального проведения природоохранных мероприятий. Таким образом, на всех стадиях и этапах экологического мониторинга необходимо использовать научно обоснованные методы оценки воздействия, то есть методы определения характера и масштаба тех последствий, которые возникают в природе в результате влияния тех или иных антропогенных факторов [2].
Проектируемая сложная система может быть представлена в виде отдельных блоков, для которых разрабатываются свои математические модели, а затем составляется их композиция. В данной диссертационной работе рассматривается блок вопросов, связанных с проблемой охраны атмосферного воздуха с точки зрения математического моделирования мероприятий по контролю загрязнения и регулирования источников вредных выбросов.
Численное моделирование уже давно и прочно стало мощным орудием научного исследования. Одним из самых важных применений численных моделей является проверка точности и полноты нашего
источников. Распределение загрязнения при оптимальном значении кх = 0.203 приведено на рисунке 2. Для сравнения приведем также распределения загрязнений при неоптимальных значениях параметра кх: при кх = 0.05 (<Этш = 6.374-1(Г4) на рис. 3 и при кх = 0.6 (Отт = 9.679 Ю"5) на рис. 4.
Из сравнения всех трех рисунков (рис. 2-4) видно, что при увеличении параметра кх степень рассеивания загрязнения по территории города уменьшается. Этот результат можно объяснить тем, что при большем коэффициенте диффузии токсичные вещества более интенсивно рассеиваются в вышележащих слоях атмосферы благодаря турбулентным Г пульсациям ветра и не попадают в приповерхностный слой. Тем не менее, рассчитанные карты загрязнения территории при различных значениях кх весьма похожи, и без применения критерия наименьших квадратов выбрать оптимальное значение параметра практически невозможно.
Рассмотрим теперь вопрос о влиянии источников, координаты которых неизвестны. В пункте 1.1, где были рассмотрены вопросы обследования атмосферы, говорилось о том, что всю площадь города следует разделить на однородные зоны как по своей структуре, так и по +- выбросам. Если суммарные выбросы всех неучтенных источников каждой такой зоны приписать некоторому дополнительному источнику, расположенному в центре этой зоны, и учесть эти дополнительные источники в выражении (3), то в результате адаптации модели в соответствии с методикой пункта 1.2, мы получим мощности дополнительных источников для всех зон. Это позволит построить более точную модель распределения некоторого загрязнителя в атмосфере города. Аналогичные модели можно получить и для других загрязнителей.