рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Домішок в атмосфері

Домішок в атмосфері - Конспект, раздел Философия, З курсу моделювання та прогнозування як конспект лекцій з дисципліни конспект лекцій   Моделювання Будь-Якого Процесу Звичайно Відбувається Послідов...

 

Моделювання будь-якого процесу звичайно відбувається послідовно від найбільш простого до найбільш досконалого варіанта, який найбільш адекватно і точно відображає цей процес відповідно до рівня наших знань і можливостей на даному етапі його вивчення. Проілюструємо цю процедуру на поетапній побудові моделі дальності розповсюдження речовин в приземному шарі атмосфери в зоні викидів точкового (одинокого) стаціонарно організованого джерела.

І етап. Найбільш проста модель розповсюдження в повітрі атмосфери конкретного окремого забруднювача зводиться до обліку впливу висоти (Н) джерела (тобто окремої труби) на дальність (L) забруднення повітря цією домішкою. Звичайно, така оцінка буде досить приблизна, проте і використовують її для відносно грубих припущень у першому наближенні.

Дальність розповсюдження речовини від джерела її викиду в атмосферу залежно від його висоти (Н) можна оцінити за допомогою виразу

 

L(Н) = Кн · Н, (5.1)

 

де Н – висота труби, м;

Кн – коефіцієнт, який враховує агрегатний стан речовини (для газів Кгн=120, для твердих речовин Ктвн=90).

Звичайно, вплив агрегатного стану враховується досить приблизно згідно з емпіричними дослідними даними. Проте на даному етапі це дозволяє здійснити оцінку дальності зони забруднення з досить задовільним наближенням. Попри все ця модель дозволяє досліджувати вплив висоти джерела викиду на розповсюдження забруднення в атмосфері при невідомих інших умовах.

Розглянемо графіки впливу висоти джерела на характер забруднення атмосфери (рисунок 5.1).

При певній висоті джерела (Н1) рівень забруднення приземного шару повітря починає зростати досить стрімко, починаючи з точки (х01), і на відстані (хm1) від джерела концентрація речовини досягає максимального значення (Сm1). З віддаленням вона починає відносно плавно зменшуватись, наближаючись до фону. Якщо позначити рівень регламенту (наприклад, санітарну норму гранично допустимої концентрації (ГДК) цієї речовини), то у даному випадку забруднена зона обмежується інтервалом між точками (х11) та (х12). У цій зоні концентрація даної речовини перевищує санітарну норму.

Зазначимо, що звичайно на відрізку (О – х01), тобто від джерела до точки (х01) наростання забруднення, насправді теж спостерігається деякий рівень забруднення. Він утворюється, по-перше, низькими викидами не з труби, а іншими виробничими процесами (наприклад, вентиляційні викиди, викиди при перевантаженні сировини і т.п.).

А по-друге, найбільш важкі фракції викидів також опускаються зразу ж поблизу труби. Але оскільки ми розглядаємо у даному випадку процес розповсюдження домішок в атмосфері суто теоретично, то графік рівня забруднення атмосфери має саме вказаний вигляд.

Розглянемо тепер, що зміниться, якщо висоту труби змінити, наприклад, на величину (ΔН), тобто до висоти (Н2). Отже, нехай Н2 > Н1. Тоді у такому випадку відстань (х02), починаючи з якої буде наростати забруднення, збільшиться, а саме х02> х01.

Зміниться і сам характер наростання забруднення на ділянці від (х02) до (хm2). Концентрація зростає не так стрімко, як у попередньому варіанті при (Н1), а більш плавно, повільніше. Та й максимальний рівень забруднення (Сm2) буде відчутно нижчий (Сm2 < Сm1).

Крім того, місце (хm2), де спостерігається максимум забруднення (Сm2), також буде значно дальше, (хm2 > хm1). Отже, зона санітарного забруднення (х21; х22) не буде збігатися з зоною (х11; х12). Вона буде розташована значно далі. Отже при висоті джерела (Н1) дальність санітарного забруднення обмежується відстанню L1 = X12, а при висоті (Н2) дальність забруднення L2=X22.

Таким чином, змінюючи висоту джерела викидів в атмосферу можна в деяких межах регулювати як величину концентрації речовини, так і дальність її розповсюдження, а значить і величину зони забруднення.

Враховуючи, що цей методичний підхід використовується для оцінок зони забруднення у першому наближенні, буде цілком доцільним полегшити розрахункові зусилля та їх об'єм за допомогою простої, але достатньо точної номограми (рис. 5.2).

ІІ етап. Моделювання дальності розповсюдження домішок в атмосфері з урахуванням агрегатного стану речовин.

Речовини за агрегатним станом можна віднести до одного з наступних видів: тверді, газоподібні, рідкі та аерозолі. Кожен з них характеризується різною швидкістю осідання в повітрі. Це безпосередньо впливає на час перебування забруднювача в атмосфері від моменту викиду його в атмосферу до моменту його осідання на поверхню Землі (або водну поверхню). Звісно, що чим довше домішки будуть знаходитися в повітрі, тим далі вони можуть бути віднесені від джерела його викиду. Тобто тим на більшій площі різні об'єкти будуть зазнавати шкідливого впливу забрудненої атмосфери.

Облік швидкості осідання речовин різного агрегатного стану дозволяє уточнити модель дальністю розповсюдження домішок у повітрі. У цьому варіанті модель набуває вигляду

 

L(Н, F) = 30 · (5–F) · Н, (5.2)

 

де F – коефіцієнт швидкості осідання речовини в повітрі.

Зрозуміло, що чим більші і важчі часточки речовини, тим більша швидкість їх осідання, а отже, тим ближче до джерела їх викиду вони випадають на поверхню землі (таблиця 5.1).

 

Таблиця 5.1 - Коефіцієнти осідання речовин у повітрі (F)

 

Речовини Значення F
Газоподібні, аерозолі, тонкодисперсні тверді з радіусом частинок r ≤ 0,1 мкм (які до того ж є зародком крапель туману та хмар) Аерозолі і дрібнодисперсні тверді при r ≤ 0,1-0,5 мкм (при ступені очищення викидів більше 90%) Середньодисперсні тверді при r=0,5-1 мкм (при очищенні від 75% до 90%) Великодисперсні тверді при r ≥ 1 мкм (при очищенні менше 75% або його відсутності)         2,5  

 

ІІІ етап. Моделювання дальності розповсюдження забруднюючих речовин в атмосфері з урахуванням перегріву факела.

Відомо, що всі матеріальні предмети незалежно від їх агрегатного стану притягуються до Землі. При цьому завжди діє закономірність – більш важкі зазнають більш сильного тяжіння. Якщо питома вага цього предмета більша за питому вагу середовища, в якому він перебуває (повітря, вода), то такий предмет намагається опуститися якомога нижче. Але якщо питома вага предмета менша питомої ваги середовища, то він піднімається вгору. Отже, речовини, легші за повітря, прагнуть піднятися якомога вище (перш за все гази, аерозолі).

Крім цього, існує й інша закономірність. Згідно з нею більш нагріті об'єкти (гази, предмети, зони повітря) по відношенню до навколишнього середовища також намагаються піднятися вгору (хоч до того часу, поки їх температури не зрівняються). Сила цього устремління тим більша, чим більша різниця між температурами середовища і цього об'єкта.

По відношенню до пилогазоповітряної суміші, яку викидають джерела в атмосферне повітря, ця різниця називається перегрівом факела і вимірюється величиною

 

ΔТ = Тф – Та, (5.3)

 

де Тф – температура факела пилогазоповітряної суміші в гирлі джерела її викиду в атмосферу;

Та – температура атмосферного повітря.

Величина сили піднімання обумовлює висоту підйому факела викидів вгору до того часу, поки різниця між температурами суміші викиду і навколишнього повітря не зникне, тобто ΔТ→0. Цей фактор впливу на поведінку викидів в повітрі враховують шляхом коефіцієнта підйому (φ) факела, який розраховують за формулою

 

φ = 1 + |(Тф – Та) / 75| ≈ 1+0,0133 · ΔТ. (5.4)

 

Облік впливу температурних характеристик на дальність розповсюдження забруднення надає моделі наступного виразу

 

L(Н,F,Т) = 30 · Н · (5–F) · (1+ |ΔТ / 75|) (5.5)

 

Звичайно, температура факела не обов'язково завжди перевищує температуру повітря. Тому розрізняють випадки холодних викидів при ΔТ≈0оС (тобто Тф≈Та) і гарячих – при ΔТ>0оС (тобто Тф>Та).

Температурний показник викиду має значний вплив на характер розповсюдження і величину зони забруднення. Ці особливості для холодного і гарячого викидів проілюстровано (за умови відсутності інших впливів) на рисунку 5.3.

Дуже зручно у даному випадку користуватися номограмою (рисунок 5.4). З її допомогою можна швидко і достатньо точно визначити показник (φ) підйому факела (на горизонтальній осі верхня шкала), дальністю розповсюдження забруднення (L) навколо джерела викиду (на вертикальній осі права шкала), площу (S) зони забруднення (на вертикальній осі ліва шкала). Дані наведені для джерела, яке має висоту (Н=10 м). Хід визначення φ, L, S показаний стрілкою для прикладу при ΔТ=320оС (Н=10 м; L=1052 м; S=349 га). Але якщо висота джерела відрізняється від Н=10, то для визначення φ, L, S досить ці показники, знайдені при заданому перегріві (ΔТ) за номограмою, помножити на коефіцієнт зведення К=0,1·Нфакт. Наприклад, для заданої висоти Нфакт=25 м і ΔТ=320 оС одержуємо: L=2,5·1052=2630 м; S=2,5·349=2200 га.

ІV етап. Моделювання дальності розповсюдження забруднюючих речовин в атмосфері з урахуванням місцевих метеокліматичних умов.

Очевидно, що не лише температура повітря, а й напрямок і сила вітру впливають на характер та дальність розповсюдження забруднюючих речовин. Оскільки в різних напрямках вітер дме, як правило, неоднаковий час, до того ж з різною силою протягом року, тому домішки від джерела розповсюджуються теж на різні відстані у різних напрямках.

Колоподібна зона забруднення може спостерігатися лише при штилі, при круговій розі вітрів (тобто повторюваність вітру в усіх напрямках однакова (Ро=12,5% протягом року, тобто Ро=0,125) або при дуже малій швидкості вітру (<0,5 м/с).

Напрямок вітру обраховують за допомогою рози вітрів (у нас набула поширення восьмирумбова, яка характеризує 8 напрямків: північ (Пн), північний схід (ПнС), схід (С), південний схід (ПдС), південь (Пд), південний захід (ПдЗ), захід (З), північний захід (ПнЗ), а також штиль).

Румб – це середня повторюваність (Р) вітру у даному напрямку (% або доля одиниці) за певний проміжок часу (середньорічна, за сезон, літо, зиму, добу і т.п.).

З урахуванням рози вітрів уточнена модель дальності розповсюдження забруднення в зоні викидів в атмосферу точкового стаціонарного джерела набуває вигляду

 

L(H¸F¸T¸P) = 30·Н·(5–F)·(1+ΔТ / 75)·Рі / Ро, (5.6)

 

де Рі – повторюваність вітру в і – му напрямку;

Ро–повторюваність вітру при круговій розі вітрів.

Отже, різна повторюваність вітру в різних напрямках обумовлює різну дальність розповсюдження забруднюючих речовин від джерела їх викиду і відповідно впливає на особливості форми зони забруднення.

Підсумовуючи, підкреслимо, що розглянута процедура поетапної побудови моделі розповсюдження забруднюючих речовин у приземному шарі повітря в зоні джерела їх викидів являє собою функцію кількох змінних

 

L = f (Н, F, ΔТ, Р), (5.7)

 

де Н – висота джерела викиду;

F – характеристика осідання речовини в повітрі;

ΔТ - характеристика температури факелу по відношенню до атмосферного повітря;

Р – повторюваність вітру в заданому напрямку.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

З курсу моделювання та прогнозування як конспект лекцій з дисципліни конспект лекцій

Сумський державний університет.. конспект лекцій з курсу моделювання та прогнозування..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Домішок в атмосфері

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Тема 1 Система як об¢єкт моделювання . . .7
1.1 Загальні положення . . . . .7 1.2 Моделювання в екології . . . .9 1.3 Характерні властивості систем . . .11 1.4 Взаємодія елементів системи . . .13 1.5 Динам

Загальні положення
  Успішний результат будь-якої справи залежить від досвіду її виконавців. Існує декілька способів накопичення досвіду в процесі виробничої або організаційної діяльності. У на

Моделювання в екології
  Застосування методів моделювання в екології має ще більше значення, ніж у техніці, вже тому, що необхідно вирішувати завдання дуже складні, недостатньо вивчені, до того ж занадто ви

Характерні властивості систем
  Звертаючись до розгляду екологічних систем, слід зупинитися на їх характерних особливостях, які властиві всім цим екосистемам. Перш за все – це наявність структури. Структу

Взаємодія елементів системи
  Під взаємодією елементів системи розуміють режим (процес) спільного функціонування елементів, при якому поведінка (або властивості одного елемента) в загальному випадку залежать від

Динамічна система
  Усі явища і процеси матеріального світу ми звикли розглядати у просторі і часі. У найпростішому випадку механічного руху мова про переміщення, яке інтерпретується як зміна

Екологічна система
  Під екологічною системою треба розуміти систему, конкретний зміст якої пов'язаний із відношеннями в галузі екології, тобто відношеннями живих організмів з їх середовищем перебування

Системний аналіз екосистем
  Розгляд досліджуваного об'єкта матеріального світу як системи, що складається із взаємодіючих елементів, побудова математичної моделі для нього і дослідження його властивостей метод

Екологічний аналіз екосистем
  Системний підхід широко використовується не лише в галузі природокористування, але й в екології. Наприклад, в питаннях екологічного аналізу екосистем та охорони довкілля. Е

Загальні положення
  Введемо деякі основні поняття. Модель – це: - фізична (речовинно-натуральна) або знакова (математична, логічна) подібність реального об'єкта (звичайно спрощеного),

Типи моделей
  Можна визначити такі основні типи моделей: матеріальні (предметні), формальні(логіко-математичні), змішані (рис. 2.1). Тип матеріальних моделей представляють групи моделей

Класифікація моделей
  Розраховуючи різноманіття моделей, для зручності вдаються до їх класифікації. Так, в залежності від об'єкта моделювання розрізняють субстанціональні, структурні та функціональні кла

Етапи побудови моделі
  Відповідно до загальної схеми моделювання розглянемо більш детально процес побудови моделі. Він складається з трьох послідовних етапів: концептуалізація, математичний опис, аналіз м

Моделювання наукових досліджень
  Практично будь-яке дослідження являє собою процес, який починається з відчуттів та сприйняття навколишньої дійсності і закінчується формулюванням законів і теорій, які описують стру

Загальні положення
  Визначимося в основних термінах. Атмосфера – зовнішня газова оболонка Землі, яка обертається разом з нею. Повітря – газовий склад атмосфери Землі. Зовнішн

Джерела забруднення атмосфери
  Всі джерела, які забруднюють атмосферу, можна розподілити за видами: стаціонарні і нестаціонарні, а також організовані і неорганізовані. Найбільше забруднюють атмосферу ста

Забруднюючих речовин в атмосферу
  Пилогазоповітряна суміш, яку викидає з свого отвору стаціонарне джерело (труба), завжди дуже відрізняється від навколишнього атмосферного повітря не лише своїми фізичними, хімічними

Домішок у зоні джерела викидів в атмосферу
Розповсюдження забруднюючих речовин в атмосфері навколо джерела викидів відбувається в цілому за законами матеріального світу, які здебільшого відомі науці в різних її галузях (фізиці, хімії, кліма

Загальні положення
Концентрація забруднюючих речовин у зоні викидів в атмосферне повітря формується під впливом багатьох факторів. Результати наукових досліджень дозволяють стверджувати, що формування величини рівня

Забруднення атмосфери
Місцевість залежно від її географічних координат завжди має свої регіональні (зональні) особливості. Такі, наприклад, як кліматичні, геологічні, грунтово-рослинні та інші. Особливо важливо те, що з

На забруднення атмосфери
  Перш за все слід зазначити, що на рівень забруднення в будь-якій точці простору в зоні джерела викидів забруднюючих речовин безпосередньо впливають такі метеофактори, як швидкість і

На забруднення атмосфери
  Само собою зрозуміло, що параметри джерела викидів домішок в атмосферу безпосередньо впливають на формування рівня і характеру забруднення. Перш за все це такі: висота джерела над п

Викиду на забруднення атмосфери
  На рівень концентрації речовини в досліджуваній (розрахунковій точці) простору перш за все впливають швидкість виходу суміші викиду з гирла труби (W, м3/с) та його темпер

На забруднення атмосфери
  На формування рівня забруднення суттєво впливають умови виходу факела пилогазоповітряної суміші із отвору труби. Вони різні для холодного і відповідно гарячого викидів. Кое

Атмосфери
  Рельєф місцевості і тип підстилаючої поверхні, безумовно, впливають на формування рівня забруднення. Про це красномовно свідчить той факт, що теоретичні і фактичні значення концентр

Джерелом
  Максимальний рівень приземної концентрації (Сгм, мг/м3) забруднюючої речовини при викиді гарячої пилогазоповітряної суміші (ΔТ > 0о

Досягає максимального рівня
  Небезпечна відстань (Хm) – це віддаль від джерела викиду, на якій при несприятливих метеоумовах приземна концентрація домішку досягає максимального значення (См). Небезпечн

Концентрація досягає максимального рівня
  Небезпечна швидкість вітру (Uм) – це значення його швидкості на рівні флюгера (10 м над поверхнею землі), при якій на небезпечній відстані (Хм) приземна концентрація досягає максима

На довільній відстані від джерела викиду
  На довільній відстані (Х≠Xм) від джерела при небезпечній швидкості вітру (Uм) приземна концентрація речовини (Сх) в атмосфері за віссю факела викиду розраховується за формулою

Домішку в атмосфері від факторів впливу
Рисунок 7.6 – характер залежності концентрації (С) від маси викиду (М) при постійній

Модель екологічного стану атмосфери
  Оцінка екологічного стану забруднення атмосфери окремою (і) речовиною здійснюється за допомогою простого індексу (коефіцієнта) забруднення:   Кі = Сі / ГДКі ,

Модель фізичного стану атмосферного повітря
  Оцінка фізичного стану забруднення атмосферного повітря окремою (і) речовиною виконується зведенням її до 3 – го класу небезпеки за допомогою коефіцієнта  

Атмосфери населених пунктів
  Оцінка небезпеки забруднення атмосфери міст для їх населення здійснюється за допомогою індексу  

Атмосфери
  Оцінка рівня забруднення атмосферного басейну визначається величиною зваженого агрегатного індексу ___

Список літератури
  1. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование атмосферы. – Л., 1985. 2. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. – Л.,1991. 3. Егоров В.А. и др. Математические мод

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги