Математическое моделирование процессов рассеяния вредных веществ в атмосферном воздухе
Чтобы получить информацию о пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в воздухе и по экспериментальным данным составить карту загрязнения воздуха, необходимо систематически проводить отборы проб воздуха в узлах регулярной сетки с шагом не более 2 км. Такая задача практически невыполнима. Поэтому для построения полей концентрации используются методы математического моделирования процессов рассеяния примесей в атмосферном воздухе, реализуемые на ЭВМ. Математическое моделирование предполагает наличие достоверных данных о метеорологических особенностях и параметрах выбросов. Применимость моделей к реальным условиям проверяется по данным сетевых или специально организованных наблюдений. Расчетные концентрации должны совпадать с наблюдаемыми в точках отбора проб.
Моделью может служить любая алгоритмическая или аналоговая система, позволяющая имитировать процессы рассеяния примесей в атмосферном воздухе.
В нашей стране наибольшее распространение получила модель профессора М.Е.Берлянда. В соответствии с этой моделью степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами вредных веществ из непрерывно действующих источников определяется по наибольшему рассчитанному значению разовой приземной концентрации вредных веществ (См), которая устанавливается на некотором расстоянии (хм,) от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения (Vм), и в приземном слое происходит интенсивный турбулентный обмен. Модель позволяет рассчитывать поле разовых максимальных концентраций примеси на уровне земли при выбросе из одиночного источника и группы источников, при нагретых и холодных выбросах, а также дает возможность одновременно учесть действие разнородных источников и рассчитать суммарное загрязнение атмосферы от совокупности выбросов стационарных и передвижных источников.
|
|
|
Алгоритм и порядок проведения расчетов полей максимальных концентраций изложены в "Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД - 86" и в соответствующих инструкциях к программам расчетов.
В результате проведенных расчетов на ЭВМ получаются:
· максимальные концентрации примесей в узлах расчетной сетки, мг/м3;
· максимальные приземные концентрации (См) и расстояния, на которых они достигаются (Хм), для источников выбросов вредных веществ;
· доля вклада основных источников выбросов в узлах расчетной сетки;
· карты загрязнения атмосферного воздуха (в долях ПДКмр);
· распечатка входных данных об источниках загрязнения, метеорологических параметрах, физико-географических особенностях местности;
|
|
|
· перечень источников, дающих наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха;
другие данные.
Моделирование концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха от различного вида источников
В настоящее время расчеты концентраций вредных веществ по моделям атмосферной дисперсии проводятся с помощью специализированных программных средств. Целью работы являлось создание такого средства - информационной системы, с помощью которой можно осуществлять моделирование распространения загрязнения воздуха пометодике ОНД-86 и представлять полученные результаты в удобном для восприятия виде. Необходимо было реализовать в информационной системе возможность по имеющимся географическим и метеорологическим данным, а также данным об источниках выбросов рассчитывать поля максимальных разовых приземных концентраций вредных веществ, поля концентраций для заданных метеоусловий, направления и скорости ветра, а также поля КИЗА, и отображать результаты расчетов в виде экологических карт. Значения концентраций должны рассчитываться в узлах прямоугольной сетки с указанным размером ячейки и отображаться на интерактивной карте в виде полупрозрачных слоев. Кроме того, необходимо было реализовать возможность моделировать гипотетические ситуации – возможность располагать на карте виртуальные источники выбросов и редактировать их параметрыдляпрогнозирования загрязнения, которое будет получено в случае превращения этих виртуальных источников в реальные. Также необходимо было реализовать возможность доступа к полученным экологическим картам через интернет для информирования населения о состоянии атмосферного воздуха.
|
|
|
В настоящее время для работы с картографическими и другими пространственными данными используются географические информационные системы (ГИС). Обычно они содержат средства для управления базой пространственных данных, средства для отображения и редактирования картографических данных и средства для проведения различных аналитических расчетов. В работе в качестве одной из составляющих информационной системы была использована геоинформационная система ArcGIS. С ее помощью осуществлялось хранение данных об источниках выбросов предприятий, метеорологических и картографических данных, а также полученных полей концентраций вредных веществ и полей КИЗА (использовалась технология ArcSDE). Кроме того, были использованы возможности ArcGIS по отображению интерактивных карт в desktop-приложениях (ArcGISEngine) и на веб-страницах (ArcGISServer), а также по манипуляциям с полями концентраций вредных веществ (SpatialAnalyst). Остальная часть информационной системы была разработана своими силами путем программирования на платформе .NET.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1129; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!